创刀科技:高性能陶瓷刀具的未来之路

简介

随着各行业的不断发展，对难加工材料的需求也在不断提升，高温合金和超高强度钢等难加工材料在航天航空、舰船、核工业、石油化工等领域的应用也越来越广泛。但是在这些难加工材料高速切削过程中，切削温度高、切削力大、加工硬化严重以及刀具易磨损等问题严重影响了加工效率和加工质量。本团队针对以上问题对市场现有的刀具产品进行了相关调研与实验测试，发现在切削难加工材料时硬质合金刀具常表现出硬度不足，超硬类刀具表现出韧性不足，而涂层类刀具在切削时会出现涂层脱落的问题，导致刀具迅速出现磨损，影响加工质量。相比之下，高熵陶瓷刀具具有高硬度、耐磨损、低成本等优点，成为了难加工材料高速切削的最佳选择。但是陶瓷材料的固有脆性导致刀具强度与韧性不足，在满足较高硬度的前提下，强韧性难以满足高速切削要求。此外，由于陶瓷刀具发展起步较晚，传统的“试错法”研发周期长、耗费大，造成人力物力的严重浪费，因此刀具研发速度慢也成为了陶瓷刀具发展道路上的阻碍。本团队针对以上痛点，历经4年的技术累积，提出了陶瓷刀具定量设计方法，研发速度提升了5倍，并且在该方法指导下，融合高熵强化效应和纳米增韧效应，成功设计并制备出一种兼具高硬度、高韧性和高强度的微纳米复合高熵陶瓷刀具，突破了陶瓷刀具硬度和强韧性不能兼顾的难题，实现了难加工材料的高效切削，推动了我国刀具技术的发展。 本团队主要由在读博士、硕士和本科生组成，共计十人，在五位相关领域研究者的指导下，提出了高熵相强化和纳米颗粒增韧相结合的创新技术，进而提升了刀具力学性能，努力攻克了一系列难题。本团队通过相关研究，近年来授权发明专利2项，申请发明专利3项，发表高水平学术论文6篇。同时，本团队获批了西安市科技计划项目1项，大学生创新创业训练计划项目2项，其中1项为国家级，1项为省级，成果推广应用4项，与西安晟博金属材料科技有限公司签署技术开发委托合同2项，其中一项获西安市碑林区科学技术局成果转化加速工程奖补资金。本团队秉承不忘初心的理想信念，致力于打造属于我国的中、高端刀具产品，解决了高温合金和超高强度钢等难加工材料切削用刀“卡脖子”难题，推进了高性能刀具产品国产化进程，为国家和相关产业的发展做出积极贡献。