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专利号: 2022105039159
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种温度传感和切削功能一体化的陶瓷刀具,其特征是,包括陶瓷基体,陶瓷基体的两面分别至少设置一层热电层;所述陶瓷基体由第一基体材料、第一结合剂和第一增强相烧结形成,所述热电层由热电材料烧结形成;

所述第一基体材料为Al2O3、Si3N4、CBN中的一种或多种;

所述第一结合剂为Mo、Ni、Co、W、Cr中的一种或多种;

所述第一增强相为TiC、WC、SiC、MgO、Cr2O3、TiO2、ZrO2中的一种或多种;

正极热电层的热电材料为ZrB2和SiC;

负极热电层的热电材料为ZrB2、SiC和石墨。

2.如权利要求1所述的温度传感和切削功能一体化的陶瓷刀具,其特征是,陶瓷基体与热电层之间设置混合层,所述混合层中的原料为Al2O3、Si3N4、CBN、Ni、Co、MgO中的一种或多种。

3.如权利要求2所述的温度传感和切削功能一体化的陶瓷刀具,其特征是,混合层的总厚度为陶瓷刀具总厚度的5~15%。

4.如权利要求1所述的温度传感和切削功能一体化的陶瓷刀具,其特征是,热电层表面设置基体层,所述基体层由第二基体材料、第二结合剂和第二增强相烧结形成;

所述第二基体材料为Al2O3、Si3N4、CBN中的一种或多种;

所述第二结合剂为Mo、Ni、Co、W、Cr中的一种或多种;

所述第二增强相为TiC、WC、SiC、MgO、Cr2O3、TiO2、ZrO2中的一种或多种。

5.如权利要求4所述的温度传感和切削功能一体化的陶瓷刀具,其特征是,陶瓷基体与基体层的总厚度为陶瓷刀具总厚度的50~70%;

基体层与热电层之间设置混合层。

6.如权利要求1所述的温度传感和切削功能一体化的陶瓷刀具,其特征是,所述陶瓷刀具为三角形,两层热电层的一端连接。

7.如权利要求1所述的温度传感和切削功能一体化的陶瓷刀具,其特征是,陶瓷基体中,第一结合剂的质量百分数为0~5%,第一增强相的质量百分数为30~45%;

热电层中ZrB2的质量百分数为60~85%;

热电层中石墨的质量百分数为0~20%。

8.一种权利要求1~7任一所述的温度传感和切削功能一体化的陶瓷刀具的制备方法,其特征是,将各层材料制成粉体,按顺序将各层材料粉体逐层填铺并压实,最后进行真空热压烧结,即得。

9.如权利要求8所述的温度传感和切削功能一体化的陶瓷刀具的制备方法,其特征是,制成粉体的过程为球磨、干燥;

压实采用的压强4~6MPa;

真空热压烧结中,烧结温度为1500~1800℃,烧结时间为50~60min,烧结压强为30~

35MPa。

10.一种权利要求1~7任一所述的温度传感和切削功能一体化的陶瓷刀具在切削加工/或铣削加工中的应用。

11.一种切削机床,包括机座,其特征是,机座安装切削刀具和温度测量仪表,所述切削刀具为权利要求1~7任一所述的温度传感和切削功能一体化的陶瓷刀具,温度测量仪表通过两根导线分别连接所述陶瓷刀具中陶瓷基体两面的热电层。