【人才头条】高性能自增韧α-Sialon陶瓷研发成功，银锐明教授团队打破国外技术垄断

银锐明，成功研发高性能自增韧α-Sialon陶瓷，湖南工业大学冶金与材料工程学院副院长、教授，湖南省学科带头人培养对象。

高性能自增韧α-Sialon陶瓷研发成功，银锐明教授团队打破国外技术垄断

新材料 | 先进制造 | α-Sialon陶瓷 | 国家自然科学基金委员会 2022-06-11

采编 / 吴悦

来源 / 人才头条

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长期以来，我国高温合金切削刀具基本被国外垄断，而高温合金尤其是镍基高温合金是现代航空航天工业中不可缺少的材料。高温合金切削刀具依赖于国外进口的局面，一方面使得国内大型航空航天企业需要花费极其昂贵的价格从国外购买，另一方面导致我国航空航天行业发展面临极大风险。在这样的背景下，突破国外对高温合金切削刀具技术的垄断迫在眉睫。

α-Sialon陶瓷是近年新发展的陶瓷刀具材料，它综合了Si3N4优异的物理、力学性能和Al2O3优异的化学性能，强度与断裂韧性很高，是迄今陶瓷中强韧度最高者，其化学稳定性、抗氧化能力、高温抗蠕变能力都极为优秀，以上特性决定了α-Sialon陶瓷目前在高温合金高速切削领域占据主导地位。

α-Sialon陶瓷刀片图源/银锐明

由湖南工业大学材料与先进制造学院银锐明教授带队的高性能自增韧α-Sialon陶瓷的课题项目对α-Sialon陶瓷的研发取得了显著进展，在打破国外高温合金切削刀具垄断局面方面起到了重大促进作用。

研发过程有曲折，曾有几年时间的停滞

高性能自增韧α-Sialon陶瓷这一研究课题始于2013年，是银锐明博士后阶段开启的，由株洲钻石切削股份有限公司提供资金和设备。株洲钻石切削公司隶属株洲硬质合金集团有限公司，株洲硬质合金集团有限公司是我国“一五”期间建设的156项重点工程之一，主要生产金属切削工具等产品。他们在生产中认识到我国高温合金切削刀具基本被国外垄断的现状，因此找到银锐明进行合作，希望他能带队突破制作高温合金切削刀具所需的陶瓷材料技术难关。

Sialon陶瓷车刀图源/银锐明

虽然这项研究课题2013年就开启了，但中间停滞了几年，直到2020年才再次开启。再次开启的同时，银锐明将研究课题上报国家自然科学基金委员会，凭借研究内容的重要性和领先的突破性，课题被顺利评为国家自然科学基金优秀成果对接活动项目，获得了国家基金委的大力支持。

课题研究已经取得显著突破，能够替代国外刀具

经过近两年的研究，银锐明团队在高性能自增韧α-Sialon陶瓷的研发上已经取得了突破性进展。团队研发出了新的晶须自韧α-Sialon陶瓷制备理论方法，解决了制备自韧α-Sialon陶瓷难以致密化的难题，同时因没有加入大直径稀土离子，玻璃液相含量极低，高温性能优秀。

Sialon陶瓷铣刀图源/银锐明

制备理论方法取得突破后，银锐明联系了株洲钻石切削股份有限公司，让他们将团队制备出的自韧晶须α-Sialon陶瓷材料与美国肯纳自认世界顶级陶瓷刀具KYS30材质在同等条件测试横向比较。测试结果表明，两者致密度都接近100%，但银锐明团队课题材料玻璃液相含量明显低于KYS30材质，其硬度平均维氏硬度达1836.2（KYS30材质平均维氏硬度为1743.6），平均断裂韧性达7.66MPa.m1/2（KYS30材质平均断裂韧性为7.52MPa.m1/2），制成的陶瓷刀具切削高温合金使用寿命特别在加大进给与切深条件下明显高于KYS30陶瓷刀具。

这就意味着我国已经打破了国外对高温合金切削刀具的技术垄断，为航空航天工业及其他先进制造业提供了国产支持保障。此外，相比于国外刀具高昂的垄断价格，银锐明团队联合株洲钻石切削股份有限公司生产的刀具价格能够降低⅔，极大地为先进制造业节省成本。

Sialon陶瓷铣刀图源/银锐明

目前，由高性能自增韧α-Sialon陶瓷制成的高温合金切削刀具正处于面世的筹备阶段，虽然已经通过刀具测试，但银锐明团队希望能够经过部分调整后再次试刀，以便将刀具打磨得更加完美。银锐明相信，只要α-Sialon陶瓷制成的高温合金切削刀具各方面性能都处于领先水平，未来一定能够大有所为。

银锐明团队介绍

银锐明硕士毕业于国防科技大学材料科学与工程专业，博士毕业于中南大学粉末冶金学院，现任湖南工业大学冶金与材料工程学院副院长、教授、博士生导师，是湖南省学科带头人培养对象，江苏省“双创”人才。社会兼任中国有色金属学会粉末冶金及金属陶瓷学术委员会委员，《有色金属科学与工程》编辑委员会委员，湖南省焊接学会常务理事，株洲先进硬质材料产业集群发展促进中心专家委员会专家委员，株洲市硬质合金产业协会专家委员会主任委员。主持国家自然科学基金3项，湖南省科技计划重点项目1项，参加其它国家与省级项目近10项，发表论文40余篇，其中SCI论文5篇，获省科技进步奖一等奖一项。