氮化硅基陶瓷刀具适合切削铸铁、高温合金和镍基合金等材料,尤其适用于较大进给量或断续切削。与一般Al203基陶瓷比较,其主要特点是具有较高的抗弯强度和断裂韧性,但由于烧结困难、硬度及耐磨性偏低,其应用于陶瓷刀具材料的研究相对滞后于Al203基陶瓷。采用粒径为0.8μm和0.35μm的Si3N4初始粉,6wt%Y203和2wt%Al2O3作烧结助剂。为了提高氮化硅基陶瓷刀具材料的强度、韧性和使用寿命,添加少量(1vol%-3vol%)的TiCo.7No.3超细粉作为硬质第二相,在1650℃和30MPa压力下真空热压烧结。实验检测了材料的密度、强度、韧性和硬度,扫描电镜和XRD用于分析材料的纤维组织和物相。实验结果表明,添加少量TiCo.7No.3阻止了部分晶粒的长大,使不同直径和不同长径比的B-Si3N4晶粒相互交错、紧密结合,从而达到了增强补韧的效果。添加1vol%TiC0.7N0.3的试样的抗弯强度和断裂韧性分别为916MPa和9.47MPa·m1/2。对添加1vol%TiCo.7No.3的试样分别在1650℃、1700℃、1750℃和30MPa压力下真空热压烧结。结果表明,随热压温度的升高,材料的相对密度、强度和断裂韧性增加,试样的显微组织仍为不同直径和不同长径比的B-Si3N4晶粒相互交错。热压烧结温度为1750℃时的相对密度、抗弯强度和断裂韧性分别达到99.22%、993MPa和9.81MPa·m1/2。为了提高氮化硅基陶瓷刀具材料的硬度和耐磨性,在含lvol%TiC0.7N0.3的试样中分别添加5wt%和10wt%的立方氮化硼(CBN),在1750℃和30MPa压力下热压烧结。结果表明,在烧结过程中CBN发生了相变,转变为了六方氮化硼,并且与烧结助剂Y203反应生成了YBO3,造成液相量过低。这两个原因导致材料的性能严重下降。在本研究中,氮化硅基复合陶瓷刀具材料通过细晶强化、非相变第二相颗粒增韧、裂纹桥接、裂纹偏转和β-Si3N4的晶粒拔出等机制得到补强增韧。