削铁如泥的陶瓷刀-奇妙的化学物质
我们日常生活中接触的陶瓷,大多是一些碗、瓶或工艺品,它们常常和“易碎物品,小心轻放”的概念连在一起。陶瓷难道可以用来做刀具吗?能!更令人称奇的是,用陶瓷刀来切削一些坚硬的钢铁零件时,简直可以形容它为“削铁如泥”呢!
原来,在陶瓷家属中,有不少成员具有高硬度、高强度和耐高温的特性,能制成切削金属的刀具,而且品种还真不少呢!有氧化铝陶瓷、热压氮化硅陶瓷等多个品种。
氧化铝陶瓷可以耐受高达2000℃的高温,而一般金属到了1500℃早就熔融“瘫软”了,哪里还有什么硬度可言。其次,氧化铝陶瓷的硬度要超过任何金属,用它制造的刀具不仅可以切削坚硬的铸铁,还可以切削高硬度的高速钢,而且进刀量大、切削速度也快。在高速切削时,它不需要换刀、磨刀,其工作效率可数倍于一般硬质合金刀具。另外,它的使用寿命也要比硬质合金刀具高出3~6倍。
热压氮化硅陶瓷,具有超强的抗弯强度,达到每平方厘米80000~100000牛,而且该强度可一直维持到1200℃的高温而不会下降;如果在其中再添加些氧化钇和氧化铝,则该陶瓷在室温下的抗弯强度可达到每平方厘米150000牛,相当于优质合金钢的强度。由于热压氮化硅陶瓷还具有耐高温和高硬度的优异特性,所以用它制作的刀具在切削钢材时,其切削速度、光洁度及自身受磨损程度,都比合金钢刀具优越得多,难怪它被誉为“切削宝刀”。
陶瓷材料还常用于制造耐磨、耐高温的轴承、气轮机的叶片和转子等等。在许多场合,这些陶瓷材料都起到了金属材料无法相比的作用。