国立先进产业科学技术研究所[主席石村和彦]（以下简称“AIST”）制造技术研究部[研究主任Kiwami Ashida]摩擦学研究小组Takashi Murakami等人拥有最小厚度为数十纳米的超细网络结构碳氮化钛－钨 (钛(C,N)-W)系列金属陶瓷此外，所开发的 Ti(C, N)-W 金属陶瓷的强度高达接近其熔点增强机制功能为一致的连接新开发的金属陶瓷由于其网络结构和匹配键而具有比传统金属陶瓷更高的硬度。硬质合金K10这些材料的性能高达这些材料的近两倍，可以用这些材料制成切削工具，而且它们是难切削材料铬镍铁合金718合金是啊超级不锈钢S32750的干切结果表明，与传统硬质合金刀具相比，磨损量不到 1/3。
新开发的材料有望应用于难切削材料的切削工具以及比传统硬质合金和金属陶瓷在高温下需要更高硬度的各种零件。该技术的详细内容可以参见Elsevier出版的学术期刊国际陶瓷
新型金属陶瓷示意图，具有网状连贯结构和优异的切削性能
在飞机、发电用大型汽轮机等领域，近年来使用了Inconel 718合金、超级不锈钢、钛合金等难切削材料，且用量呈上升趋势。这些难切削材料在切削过程中切削刃温度升至近1000℃，因此切削刀具材料在高温下具有优异的硬度和化学稳定性至关重要。目前，金刚石是切削工具的主要材料。立方氮化硼 (CBN)、高速或少量硬质颗粒金属粘合剂采用复合硬质合金和金属陶瓷。然而，金刚石、高速钢、传统硬质合金和金属陶瓷的硬度在温度高于600℃时迅速下降。此外，金刚石容易与钢反应，CBN容易与铝和钛反应。因此，存在难以高速切削难切削材料的问题。为了解决这个问题，除了简单地由硬质颗粒和金属结合剂制成的传统硬质合金和金属陶瓷之外，还需要开发更难切削且耐高温的新型刀具材料。但目前尚未见此类工具材料的报道。
AIST 传统上使用放电等离子体烧结法（压力烧结法的一种）来制造可在高温条件等各种环境以及水和乙醇等液体中使用的陶瓷和金属基材料。滑动材料另一方面，我们也多年来对切割等各种材料加工进行研发。在此背景下，产业技术研究所多年来一直致力于开发能够高效切削难切削材料的切削刀具材料。
这次，AIST通过简单地将粒径为1μm以下的碳氮化钛（Ti（C，N））与钨（W）粉末混合并在压力下烧结，开发出含钨的Ti（C，N）（富W Ti（C，N）），其中每个Ti（C，N）颗粒具有网络形状，最小厚度为数十纳米。 )发现可以生产由相连接的金属陶瓷。此外，通过高分辨率透射电子显微镜，我们发现Ti(C, N)颗粒和网络状富W Ti(C, N)相之间的边界是共格键（图1）。这种共格键合是一种在熔点附近起到材料强化机制的键合方法，但它有一个主要局限性，即除非键合颗粒的晶体结构非常相似且晶格常数几乎相同，否则无法实现。镍基高温合金
图1 此次确认的一致连接概念图
此外，将70% W和高韧性Ti(C, N)-70mass%W金属陶瓷加工成与传统硬质合金K10制成的切削刀具相同的形状，并分别以100 m/min和300 m/min的切削速度、010 mm/rev的进给速度和切削深度100 m进行切削。对于难切削材料 Inconel 718 合金和超级不锈钢 S32750，在干燥环境中为 05。 mm，发现刀具磨损量小于由 K10 硬质合金制成的传统切削刀具的 1/3（图 2）。这被认为是由于新开发的金属陶瓷通过其超细网络结构和相干键合而得到强化。
未来，我们将进行改进，例如改变碳氮化钛和粘结剂的粒径和成分，以更好地利用基于网络结构和匹配粘结的强化机制，并致力于开发可以切削更多类型难切削材料的金属陶瓷。除了用于难切削材料的切削工具外，我们还将尝试将其应用于在高温下比传统材料需要更高硬度的零件。