本发明涉及一种金属坯体，尤其涉及一种由粉末冶金材料制成的切削坯体，用于制造刀具，以及该坯体的成型方法。
背景技术：
粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合材料以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，均属于粉末烧结技术，因此，粉末冶金技术也可用于陶瓷材料的制备。
广义的粉末冶金制品业涵括了铁石刀具、硬质合金、磁性材料以及粉末冶金制品等。狭义的粉末冶金制品业仅指粉末冶金制品，包括粉末冶金零件(占绝大部分)、含油轴承和金属射出成型制品等。
硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物(wc、tic)微米级粉末为主要成分，以钴(co)或镍(ni)、钼(mo)为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品，也属于一类粉末冶金材料。此外，ivb、vb、vib族金属的碳化物、氮化物、硼化物等，由于硬度和熔点特别高，也一并统称为硬质合金。
金属陶瓷为了使陶瓷既可以耐高温又不容易破碎，人们在制作陶瓷的粘土里加了些金属粉，因此制成了金属陶瓷，其也属于一类粉末冶金材。金属陶瓷中的陶瓷相是具有高熔点、高硬度的氧化物或难熔化合物，金属相主要是过渡元素(铁、钴、镍、铬、钨和钼等)及其合金。
金属基金属陶瓷是在金属基体中加入氧化物细粉制得，又称弥散增强材料，如：烧结铝(铝-氧化铝)、烧结铍(铍-氧化铍)和td镍(镍-氧化钍)等。由一种或几种陶瓷相与金属相或合金所组成的复合材料。
陶瓷基金属陶瓷主要可以细分为：氧化物基金属陶瓷，如：以氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化铍等为基体，与金属钨、铬或钴复合而成；碳化物基金属陶瓷，如：以碳化钛、碳化硅、碳化钨等为基体，与金属钴、镍、铬、钨、钼等金属复合而成；氮化物基金属陶瓷，如：以氮化钛、氮化硼、氮化硅和氮化钽为基体；硼化物基金属陶瓷，如：以硼化钛、硼化钽、硼化钒、硼化铬、硼化锆、硼化钨、硼化钼、硼化铌、硼化铪等为基体，与部分金属材料复合而成；硅化物基金属陶瓷，如：以硅化锰、硅化铁、硅化钴、硅化镍、硅化钛、硅化锆、硅化铌、硅化钒、硅化铌、硅化钽、硅化钼、硅化钨、硅化钡等为基体，与部分或微量金属材料复合而成。
粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆和刀具等，是一种少无切削工艺。
粉末冶金工艺包括：
1)原料粉末的制备。现有的制粉方法大体可分为两类：机械法和物理化学法。而机械法可分为：机械粉碎及雾化法；物理化学法又分为：电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。其中应用最为广泛的是还原法、雾化法和电解法。
2)粉末成型为坯块。成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。此外还可使用3d打印技术进行胚块的制作。
3)坯块的烧结。烧结是粉末冶金工艺中的关键性工序。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。
4)产品的后序处理。烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采取多种方式。如：精整、浸油、机加工、热处理及电镀等。
金属陶瓷的耐磨性、红硬性和抗黏着性都比硬质合金更突出，但其韧性不足(抗折力rts在1,600～2,400)远不及硬质合金(抗折力rts在3,000～4,400)。
因此，长期以来金属陶瓷最多作为刀片使用。另一方面即使有少数几家企业提供规格有限(主要考虑抗折力，棒料一般在d6mm～d12mm，长度在100mm以内)的棒料用于制造圆柱形回转整体刀具，由于金属陶瓷棒料难以加工成型(一般加工耗时2倍以上)，还存在易断和易裂等情形(良品率通常不到80％)，难有刀具制造企业愿意规模化生产。因此长期以来金属陶瓷作为一种好的硬质材料无法广泛应用在刀具行业。
技术实现要素：
本发明的一个目的在于提供一种粉末冶金制成的坯体，采用金属陶瓷和硬质合金制造，能用于刀具的制造。
本发明的另一个目的在于提供一种粉末冶金制成的坯体的成型方法，克服成型中发生的弯曲变形现象，提高坯料的性能。
本发明的再一个目的在于提供一种刀具，采用粉末冶金制成的金属陶瓷切削坯体制造，同时具有硬质合金的高抗弯折力和金属陶瓷刃的良好切削性能，同时还便于加工制造。
对于机加工领域的刀具，如：孔加工刀具、铣刀和镗刀等，其外观通常以整体呈现圆柱形较为常见，还具有槽体和切削端部等特征。从加工效率角度，这些刀具一般具有2枚以上的切削刃，切削刃也较常见地设置于切削端部。
一种粉末冶金制成的坯体，系棒料，包括硬质合金和金属陶瓷，金属陶瓷包裹于硬质合金外，金属陶瓷为包材，硬质合金为芯材，金属陶瓷层的厚度不小于0.3mm。
在硬质合金体和金属陶瓷层两种材料为冶金结合，其中，芯材材料粘结相5wt％～30wt％，粘结相为金属，如：但不限于铁、镍和钴；包材材料硬质相的粒径0.1μm～1.5μm。
一种粉末冶金制成的坯体的成型方法，包括：
先通过加压成型的方法(如：模压)，制成以硬质合金体为芯材，金属陶瓷为包材的坯料；
然后，将制成的坯料进行预烧结，温度如：140℃～1100℃，时间如：10分钟～360分钟；
最后，将预烧结的坯料整体埋入耐高温粉末(如：如：但不仅限于三氧化二铟粉末和氧化镓粉末等)中并压实后一同以热等静压(hip)方法对坯体进行烧结，通入保护性气体，如：但不仅限于氩气(用于加压和气氛保护)、氢气(用于和挥发物反应，如：氧气、石蜡和醇类)和氮气(用于加压和气氛保护)之一种或几种，制得坯体。
坯料随着加热而产生收缩，密实的耐高温粉末可起到自动支撑、垫缝的效果，帮助坯料保持原有形状，如：槽体不发生形变，螺旋角度保持设计要求。
制得的坯体可以用于制造刀具，取长补短，以提高刀具的加工性能。
可以采用一次成型工艺或二次成型工艺制取本发明坯体的坯料。
一种坯料的成型法，包括：
在模具里置入金属陶瓷粉料后再置入预先通过模压(压力为5t～100t，优先选择10t，后同)、挤压(压力为5t～100t，优先选择10t)或者等静压(如：液体冷等静压，压力为5t～200t，优先选择100t)形成的硬质合金体。
另一种坯料的成型法，包括：
通过模压、挤压或者等静压的方式形成硬质合金芯材坯料，再经预成型(如：先预烧结再机加工预成型的两步法工艺，或仅机加工预成型，或仅预烧结的一步法工艺)，以及干燥后，再与金属陶瓷粉料层整体进行成型(如：模压一步法、等静压一步法和先模压再等静压两步法等)。
另一种坯料的成型法，包括：
在模具里置入金属陶瓷粉料后再置入预先通过模压、挤压或者等静压的方式形成并经过干燥、加压烧结(或者预先通过模压、挤压或者等静压的方式形成)的硬质合金芯材，再经预成型(如：先预烧结再机加工预成型的两步法工艺及仅机加工预成型或仅预烧结的一步法工艺)并干燥、加压烧结后的硬质合金成型芯材，再对芯材和金属陶瓷粉料层整体进行成型(如：模压一步法、等静压一步法和先模压再等静压两步法等)
本发明技术方案实现的有益效果：
本发明的粉末冶金制成的坯体，系棒料，包括硬质合金体和金属陶瓷层，金属陶瓷层包裹于硬质合金外。金属陶瓷作为壳体能使得刃部有足够多而连续密实/不经过烧焊热损伤的材料构成，大大增强了刃部的耐磨性、红硬性和抗黏着性。硬质合金作为芯体使得棒料具有良好的抗弯折力和刚性，同时使得整个刀具修磨过程中仍主要对硬质合金进行磨削，缩短了金属陶瓷刀具的制造耗时。
附图说明
图1为本发明提供的粉末冶金制成的坯体一实施例的示意图；
图2为以图1提供的坯料制得的直槽刀具一实施例的示意图；
图3为本发明提供的粉末冶金制成的坯体另一实施例的示意图。
图4为以图3提供的坯料制得的刀具坯体一实施例的示意图；
具体实施方式
以下结合附图详细描述本发明的技术方案。本发明实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
本实施例的粉末冶金制成的坯体如图1、如图2、图3和图4所示，其为棒料，包括硬质合金100和金属陶瓷200，金属陶瓷层包裹于硬质合金外，金属陶瓷层的厚度不小于0.3mm。
在硬质合金和金属陶瓷层两种材料为冶金结合。其中，硬质合金粘结相5wt％～30wt％，系金属，如：铁、镍和钴之一种或几种，金属陶瓷硬质相的粒径0.1μm～1.5μm。
该坯体采用如下成型方法解决在烧结时坯料常见的热形变和收缩现象，使得坯体的构造符合设计要求，便于后续利用，提高制造效率。具体方法为：
先通过模压的方法，将金属陶瓷/硬质合金粉料压制成坯料。如：在模具里置入金属陶瓷或硬质合金粉料后，于5t～100t压力下进行模压制成，模压压力优先选择10t。
再如：在模具里置入金属陶瓷或硬质合金粉料后先通过模压获得预成型刀具坯体，接着对预成型刀具坯体进行等静压处理而得。本实施例中，优先采用液体冷等静压方式，压力为5t～200t，尤其是100t制得坯料。
然后，将制成的坯料进行预烧结(参见：cn102632261b)，温度如：140℃～1100℃，时间如：10分钟～360分钟
最后，将干燥的坯料整体埋入三氧化二铟粉末中并压实后一同以热等静压(hip)方法对坯体进行烧结，通入氩气(用于加压和气氛保护)、氢气(用于和挥发物反应)和氮气(用于加压和气氛保护)，制得坯体。
坯料随着加热而产生收缩，密实的三氧化二铟粉末可起到自动支撑、垫缝的效果，帮助坯料保持原有形状，如：槽体不发生形变，螺旋角度保持设计要求。
如图1和如图2，本实施例坯料的成型法，包括：
在模具里置入金属陶瓷粉料后再置入预先通过模压(压力为5t～100t，优先选择10t，后同)、挤压(压力为5t～100t，优先选择10t)或者等静压(如：液体冷等静压，压力为5t～200t，优先选择100t)形成的硬质合金体，然后进行成型(如：模压一步法、等静压一步法和先模压再等静压两步法等)。
图3和图4所示，本实施例坯料的成型法，包括：
通过模压、挤压或者等静压的方式形成硬质合金芯材坯料，再经预成型(如：先预烧结再机加工预成型的两步法工艺)，以及干燥后，再与金属陶瓷粉料层整体进行成型。
以本发明方法制成的金属陶瓷包覆棒料，生产直径12mm立铣刀，加工时间仅比同直径硬质合金刀具增加5％，而同直径纯金属陶瓷棒料的生产时间是硬质合金刀具的2倍以上。而加工效果(被加工表面光洁度)均等同于金属陶瓷刀具，加工进给速度均等同于金属陶瓷刀具，并且得益于硬质合金芯材，断续加工(冲击性加工)时的加工寿命比纯金属陶瓷棒料立铣刀延长50％(以刃口崩刃为衡量刀具寿命的依据)。