Ti(C,N)基金屬陶瓷刀具有硬度高、耐磨損且高溫抗軟化能力和抗氧化能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但也存在抗塑性變形能力差、抗崩刃性能差及韌性不好等缺點(diǎn)，因此，長(zhǎng)期以來(lái)，如何對(duì)Ti(C,N)基金屬陶瓷刀具材料進(jìn)行增韌一直是材料科學(xué)工作者努力的方向。近幾年來(lái)出現(xiàn)的通過(guò)添加納米顆粒對(duì)材料進(jìn)行改性的新方法，為金屬陶瓷刀具的增韌提供了新的途徑。

納米改性Ti(C,N)基金屬陶瓷的制備程序如下：納米TiN分散→混粉→濕磨→干燥→造粒→壓制→脫脂→燒結(jié)。所得材料的組織仍為陶瓷相和金屬相的兩相結(jié)構(gòu)，其中陶瓷相顆粒外包覆有一層環(huán)型相，形成典型的芯-殼結(jié)構(gòu)。

研究表明，納米TiN顆粒主要分布在晶界上。隨著納米TiN添加量的增加，材料的組織明顯細(xì)化。這些晶界上分布的納米TiN顆粒有效釘扎了TiC晶界，使TiC晶界難以運(yùn)動(dòng)，從而防止金屬陶瓷的晶粒異常長(zhǎng)大現(xiàn)象。眾所周知，組織細(xì)化可以明顯提高材料的強(qiáng)度、硬度和斷裂韌性；而且，晶界上分布的納米TiN顆粒也可阻止裂紋的擴(kuò)展，從而改善金屬陶瓷的力學(xué)性能。實(shí)驗(yàn)證明，所獲材料的抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性隨著納米TiN添加量的增加而增加，在添加量達(dá)到6wt%時(shí)，抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性達(dá)到最大值。但在添加量超過(guò)6wt%時(shí)，抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性值又開(kāi)始下降，這是由于當(dāng)納米添加量超過(guò)6wt%時(shí)，組織中會(huì)出現(xiàn)較多的孔隙而使致密度下降，從而使材料的韌性下降。另外，當(dāng)納米添加量超過(guò)6wt%時(shí)，Ti(C,N)基金屬陶瓷在真空燒結(jié)時(shí)會(huì)產(chǎn)生脫氮現(xiàn)象，從而影響了材料的性能。

經(jīng)納米改性的新型Ti(C,N)基金屬陶瓷顯示了很好的應(yīng)用前景。因其具有良好的耐磨性及高溫切削性能，故特別適合于高速精加工及半精加工鋼等金屬材料。由于納米改性刀具表現(xiàn)出較好的導(dǎo)熱性能，因此這類刀具在加工如不銹鋼這類導(dǎo)熱性差、韌性好的難加工工件材料時(shí)，也表現(xiàn)出很好的切削性能。納米改性Ti(C,N)基金屬陶瓷刀具的切削性能在某些方面甚至優(yōu)于硬質(zhì)合金刀，雖然納米改性Ti(C,N)基金屬陶瓷的強(qiáng)度及韌性還不如傳統(tǒng)高等級(jí)硬質(zhì)合金，但其強(qiáng)度隨溫度升高的下降較慢，這彌補(bǔ)了其強(qiáng)度較低的缺點(diǎn)，能很好地應(yīng)用于塑性較好的材料的切削加工。還有，納米改性Ti(C,N)基金屬陶瓷刀具與之鋼間的摩擦系數(shù)低于硬質(zhì)合金，又具有較高的導(dǎo)熱性，并具有較高的抗氧化和抗粘結(jié)能力，這使得這種刀具具有較高的抗粘結(jié)磨損的能力。通過(guò)切削正火態(tài)45#鋼及灰鑄鐵的對(duì)比試驗(yàn)表明，納米改性Ti(C,N)基金屬陶瓷刀具的耐用度，既高于未改性的金屬陶瓷刀具，也優(yōu)于傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金刀具。

已有的研究成果顯示，納米改性的Ti(C,N)基金屬陶瓷刀具不失為一種理想的高速切削加工刀具材料。由于納米粉的添加量占整個(gè)材料成分的比例僅為4%左右，因此成本提高不大，而因其切削性能的大幅提高，其性能價(jià)格比明顯高于未改性金屬陶瓷刀具，因此具有很好的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)前景。(一員)