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除了传统类型的氮化硅陶瓷以外，在α/β硅铝氧氮聚合材料领域有许多令人期待的发展。这一类型材料的高温特性以及韧度特性能够得到显著优化。

陶 瓷切削材料是一种高效率的材料，一贯用于高速切削(HSC)和高效切削(HPC)。由于切削速度和进给速度的提高，不但明显提高了单位时间的切削量，显著 降低了单件加工对间，同时也提高了切削加工过程的经济性。除此以外每个单位时间内可能的较高的产量也减少了必要的机械工艺的投资费用。



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α/β硅铝氧氮聚合陶瓷材料的带转位式刀片的平面直角铣刀MS90°
作为切削材料，硅铝氧氮聚合物胜过氮化硅陶瓷

氮化砖陶瓷一直用来作为铸铁工件高效切削的材料。在切削速度很高的情况下，氮化硅陶瓷能提供杰出的过程安全性和过程稳定性、并且凭借极好的经济性保证了设备的高产量和很高的可支配性。最近硅铝氧氮聚合切削材料的开发充实了氮化硅家族。

氮化硅陶瓷(Si3N4)是一种二相材料，其高度稳定的杆型氮化硅晶粒贮藏在耐高温的晶界(第二相)中。材料的组成确定了切削材料的硬度，韧度以及耐高温性。通过烧结法可以影响材料的结构，比如氮化硅晶粒的L/D比例，这样就能对材相进行有针对性的优化。

除 了这些传统类型的氮化硅陶瓷，也就是所说的b氮化硅陶瓷，在α/β硅铝氧氮聚合材料领域中还有很多研发活动。材料的特性除了由结构组成来决定，根本的是由 材料组成来决定的。在α/β硅铝氧氮聚合材料中，第二相有一部分嵌入了氮化硅晶格中。由于这个特性使得有进一步的可能性去影响结构。通常这类型的材料是以 拥有改良的高温特性而出名。
这一种类的材料可以使切削材料的特性方面朝韧性的方向优化，另一方面又考虑到了较高的耐磨性。

由于很 好地分散填充了碳化物硬质材料颗粒，尤其是在硅铝氧氮聚合材料晶粒之间，使得硅铝氧氮聚合切削材料的硬度和温度突变稳定性更有可能提升。此外同传统类型的 b氮化硅相比，硅铝氧氮聚合材料拥有出色的抗氧化性及化学稳定性。图1展示的就是典型的α/β硅铝氧氮聚合切削材料的结构。

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图1 典型的α/β硅铝氧氮聚合切削材料的结构
硅铝氧氮聚合切削材料不仅使用于车削，也适用干铣削

由 于其所其备的特点．新型的a/b硅铝氧氮聚合材料的使用频谱非常宽。按照其不同类型的特性，覆盖了从粗加工到精加工，从平整打光到强断续切削。因此硅铝氧 氮聚合切削材料不仅使用于车削，也同样使用于铣削。切削含片状石墨(GJL)和球状石墨(GJS) 的铸铁工件，加工速度快，单位时间切削量高。在加工片状石墨工件时．氮化硅陶瓷被运用于使用频谱的全部带宽，而对于球状石墨工件来洗这种材料除了用于铣 削，到目前为止更适用于断续切削和强断续切削中的车削。在切削方面，首先使用的是韧度经过优化的α/β硅铝氧氮聚合切削材料，它在切削片状石墨材料是显示 出了很高的生产能力。SL808型切削材料正是这一研发方向的成果。

在使用平面-直角铣刀MKS90° 对材料为片状石墨250的罩壳进行粗铣加工时，由于SL808型切削材料提升了的高温稳定性，使得切削速度达到了VC=1,2OOm/mim．每齿进给为 fz=0.275mm，进给速度Vf=1000mm/min，啮合宽度为5mm至12mm，切削速度达到最大值ap=12mm。尽管切削值这么高，每次切 削都能达到50m的标准路程。

α/β硅铝氧氮聚合材料的优势可以通过同传统b氮化硅的比较中表现出来，比如对材料为片状石墨250的压缩 机罩表面进行切削(图2)。在每齿进给量同β氮化硅陶瓷相同的悄况下，使用α/β硅铝氧氮聚合切削材料SL808, 因为其较高的切削速度，使得每一个零件加工时间相应缩短了。此外，其较高的耐磨性使得刀具的使用寿命比较长，这就再次提高了加工的经济性。在所展示的情况 中．通过使用α/β硅铝氧氮聚合切削材料使切削速度提高了约15个百分点，刀具使用寿命提高了63个百分点。每齿进给量为fz=0.20mm，切削深度 ap=5.0mm时，切削速度为VC=900m/min。

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图2 压缩机罩壳，使用平面直角铣刀MKS90°及α/β硅铝氧氮聚合陶瓷SL808。
同 传统的β氮化硅陶瓷相比，α/β硅铝氧氮聚合陶瓷SL808在对法兰面和螺钉紧固面进行粗铣加工中也证明了它的效率。由于其高度的热稳定性使得切削速度可 以从500m/min提高到800m/min。进给速度从大约300Om／min提高到接近4000mm/min，因此加工时间减少了至少20%。尽管切 削速度和进给速度较高，但使用α/β硅铝氧氮聚合陶瓷材料的刀具的使用寿命是使用b氮化硅陶瓷材料刀具的2倍。使用寿命显著提高，而同时加工时间又缩短 了，这使得加工费用减少了至少30%。

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图3 使用α/β硅铝氧氮聚合陶瓷SL808同氮化硅陶瓷，加工时间短，加工费用低。
在 同氧化铝涂层的硬质合金在不同使用位置进行的比较中，α/β硅铝氧氮聚合陶瓷也经受住了考验。在切削球形罩壳的侧面，切削深度ap=3mm，啮合宽度ae =40mm时，使用了直径为50mm ，含5个MSK88°切削刃的铣刀替代更大的含7个切削齿的硬质合余铣刀 来切断连接面。因为其优良的耐高温性使得切削速度达到VC=100m/min，进给速度Vf=3600m/min，接近于初始值的3.6倍。由于使用 α/β硅铝氧氮聚合陶瓷缩短了加工周期，提高了每个工件的刀具使用寿命，铣刀只用5个切削齿替代了7个切削齿，并且每个转位式刀片有8个而不是2个切削 刃，因此同使用硬质合金进行加工相比，加工的经济性显著提高。仅仅考虑年度生产中分摊到的设备费用，就降低了70%。

生产GJS400轴 承座使用了直径为80mm的平面直角铣刀MKS90°(图4)。在第一次夹紧时对不同的直径循环铣切，啮合宽度ae=40mm，切削深度ap=10mm。 同使用氧化铝涂层的硬质合金相比，进给速度由550mm/min提高到了3000mm/min，使得加工时间从6.8分钟减少到了1.25分钟。

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图4 切削速度及进给速度高，经济性好，在GJS400轴承座上使用α/β硅铝氧氮聚合陶瓷SL808进行循环切削,加工时间从6.8分钟减少到1.25分钟。
使用寿命长，经济性高

α/β 硅铝氧氮聚合陶瓷材料的发展，可以看作是氮化硅陶瓷家族发展的指导方向。同传统的b氮化硅陶瓷相比、α/β硅铝氧氮聚合陶瓷的耐高温性以及耐磨损性显著提 高，而它在使用频谱中的韧性并没有被限制。在切削条件高的情况下使用α/β硅铝氧氮聚合陶瓷SL808切削铸铁材料就证明了这一点。同硬质合金切削材料相 比，在高温情况下其较高的耐磨性的优点表现在切削速度和进给速度的提高：而同β氮化硅陶瓷相比，它可以在生产中达到更长的使用寿命和更高的经济性。

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