刀 具及其制 造方法 技术 领域 本发 明涉及 刀具领域 ， 更具体地， 涉及一种刀 具及其制 造方法 。 背景 技术 刀 具是人们 日常生 活中经常 需要使 用的器械 之一。刀具的锋 利度 则是 考量刀 具性能的 主要因素 。 目前市面上常见刀 具为马 氏体不锈 钢 刀具 ， 其属于性能较 好的刀具 之一。 但该类刀具还是存 在如下 缺点： 刀具 的刃 口通常为较 薄的锥形 结构， 在日常使用 过程中 ， 刃口会不可 避免 地撞击在 硬质材 料 （例如， 菜板、 骨头）上， 当使用一段时间 后 会在 刃口处 出现明显 的弯折 （即卷刃 ）现象。 另外， 马氏体不锈钢 刀 具 的刃口处 的锋利度 也会因磨 损在使 用较短 的时间后 明显下降 。 因此，如何使刀具 持久锋 利是刀具 制造技术 领域 内一直在探 究的 方向 。 发 明内容 本 发明的 目的在于提 供一种 刀具及 其制造方 法，以解决现有 技术 中 的刀具的持 久锋利 度不足 的问题。 根 据本发 明构思的 刀具包括 ： 主体部， 由基体材料或复合材 料制 成 ； 以及刃部， 由所述复合材料 制成 ， 并且结合到主体部 ， 其中， 所 述复 合材料 包括所 述基体 材料和 均匀分 布在所 述基体 材料中 的硬质 陶 瓷颗粒， 其中， 硬质陶瓷颗 粒具有 比所述基 体材料 高的熔点 。 在 实施例 中，所述基体 材料包括 马氏体 不锈钢 、奥氏体不锈 钢和 双相 不锈钢 中的至少 一种。 在 实施例 中， 硬质陶瓷颗粒 包括碳化钙 、 碳化硅、 氧化错、 氧化 铝 、 碳化铭、 氧化钛、 碳化钛和氮化硅 中的至 少一种。 在 实施例 中， 硬质陶瓷颗粒 的粒径在 20|im-100|im的范围内。 在 实施例 中，基于所述 复合材料 的总质 量，所述基体 材料 的质量 百分 比为 70%-90%, 硬质陶瓷 颗粒的质 量百分 比为 10%-30% _o 根 据本发 明的实施 例的制造 上述刀 具的方法 包括:通 过球磨混 合 工 艺将基体材 料粉末 和硬质 陶瓷颗粒 混合均 匀来制造复 合材料 浆料， 并且 通过喷 雾制粉法 制备干燥 的复合 材料粉末 ；在模具中将 复合材 料 粉末 压制形 成刀具 胚体或 者在模 具中将 基体材 料粉末 和复合 材料粉 末压 制形成 刀具胚体 ， 其中， 刀具胚体的与刀具的 刃部对应 的部分 由 复合 材料制 成，刀具胚体 的与刀具 的主体部 对应的 部分由基 体材料 或 复合 材料制 成； 在保护氛围中对 刀具胚体 进行烧 结， 使得基体材料 熔 化 ，硬质陶瓷颗 粒保持 颗粒状态 ； 以及在冷却之后 对刀具胚 体进行 打 磨开 刃。 在 实施 例 中， 基体材料 粉 末和 硬质 陶 瓷颗 粒的 粒径 均 在 20|im-100|im的范围内 。 在 实施 例中， 复合材料粉 末中基 体材 料粉 末的质 量百 分比为 70%-90%, 硬质 陶瓷颗粒 的质量百 分比为 10%-30%。 在 实 施 例 中 ， 压制 形 成 刀具 胚 体 时 的 成 型 压 力 为 200MPa-500MPa _o 根 据本发 明的另一 实施例的 制造上述 刀具的 方法包括: 分别制 造 主体 部和刃部 ， 然后将刃部结 合到主 体部。 根 据本发 明构思，刀具的 刃部包括基 体材料 和均匀分 布在基 体材 料 中的硬质 陶瓷颗粒 。硬质陶 瓷颗粒均 匀弥散在 刃部处 ， 可以明显提 高刃 部的耐磨 性， 使得刀具在使 用过程 中受到的 磨损减 小， 从而提升 刀具 的持久锋 利度。 另外， 均匀弥散的硬质 陶瓷颗粒 在刃部 处可以形 成微 锯齿结构 ， 提升了刀具的强 度与切割 能力 ， 使得刀具不易发生 卷 刃 ， 因此能够提升刀 具的持久 锋利度 。 附 图说明 图 1是示意性 地示出根 据实施 例的刀具 的结构 的示意 图。 图 2是根据本 申请实施 例的 图 1的局部放 大图。 具体 实施方 式 现 在，将在下文 中结合示例 性实施 例更充分 地描述 本发明 。然而， 本发 明可以 以多种不 同的形 式来实施 ，并且不应该 被理解 为局限于 在 此提 出的示 例性实施 例。提供这些 实施例使 本发明 的公开将 是彻底 的 和完 整的， 并将本发明的范 围充分地 传达给本 领域的技 术人 员。 在 下文中 ，将结合图 1至图 2对根据本发 明构思 的刀具进 行详细 描述 。 图 1 是示意性地示出根 据实施 例的刀 具的结构 的示意 图。 图 2 是根 据本申请 实施例 的图 1的局部放大 图。 参 照图 1 , 根据实施例的刀具 100包括主体部 10和结合 到主体 部 10的刃部 20 o 例如， 主体部 10和刃部 20可以一体地形 成。 根 据本公开 的实施 例，主体部 10可包括基体材 料或复合 材料（复 合材 料如后 文所述 ）， 或由基体材料或复合 材料制 成。 例如， 主体部 10 由基体材料 或复合材 料组成 。 基体材料包括 马氏体 不锈钢 、 奥氏 体 不锈 钢和 双相 不锈钢 中 的至少 一种 。 基体材 料的 熔点 通常 在 1300°C-1500°C的范围 内。 刃 部 20可包括 复合材料 或由复 合材料制 成，例如 ， 刃部 20可以 由复 合材料组 成。 复合材料可 包括基体 材料 （如前文所述 ）和均 匀分 布在 基体材料 中的硬 质陶瓷颗 粒， 其中， 硬质陶瓷颗粒可 包括碳化钙 （ WC, 熔点 2870°C）、 碳化硅（SiC, 熔点 2700°C）、 氧化错（ZrCh， 熔点 2700°C）、 氧化铝 （AI2O3, 熔点 2054°C）、 碳化铭（Cr ₇ C ₃ , 熔 点 1890°C）、氧化钛（ TiO ₂ ,熔点 3140°C）、碳化钛（ TiC,熔点 3140°C） 和 氮化硅 （ Si ₃ N ₄ , 熔点 1900。0 中的至少一种。 硬质陶瓷颗 粒具有 比基 体材料 的熔点 高的熔点 。 如 图 2中所 示， 硬质陶瓷颗粒 均匀弥散 在刃部 20处， 并且硬质 陶 瓷颗粒的粒 径可以 为 20|im-100|im,或 30|im-90|im,或 40|im-80|im, 或 50|im-70|imo 硬质陶瓷颗粒具有比基体 材料更 高的硬度 和耐磨性, 因此 硬质陶 瓷颗粒均 匀分布在 基体材料 中可以 显著增强 刃部耐磨 性， 使得 刀具 100在使用过程 中受到 的磨损减 小。应当注 意的是 ， 当硬质 陶 瓷颗粒的粒 径小于 20gm 时， 其对刃部 20的耐磨性 能提升可 能不 明显 ； 当硬质陶瓷颗 粒的粒径 大于 100pm 时， 其与基体材料 结合效 果可 能较差 ， 进而可能影响刀具 100的耐磨性 能的提 升。硬质 陶瓷颗 粒可 以具有 各种规则 或不规 则的形状 。硬质陶瓷颗 粒均匀弥 散在刃 部 20 的内部和 外表面 ，暴露在刃部 20外表面 的硬质陶 瓷颗粒从 刃部 20 的表 面呈现 微突起 的状 态， 因此可在刃 部表面 形成类 似于微 锯齿结 构 ， 提升了刀具的强度 与切割 能力， 使得刀具不 易发生卷 刃， 因此能 够进 一步提 升刀具的 持久锋 利度。 主 体部 10所包括的复合材 料和刃部 20所包括的复 合材料可 以包 括 同种硬质 陶瓷颗粒 （例如均包括 TiC）, 也可以包括不 同种硬质 陶 瓷颗 粒， 例如， 主体部 10所包括 的复合材 料包括 TiC, 刃部 20所包 括 的复合材料 包括 Si ₃ N _4o 在 复合材料 中， 基体材料 的质量百 分比可 为 70%-90%, 硬质陶 瓷颗 粒的质 量百分 比可为 10%-30% _o 如果硬质 陶瓷颗粒 的质量百 分 比 小于 10%,则可能由于 硬质陶 瓷颗粒分 布稀疏导 致难以形 成微锯 齿 结构 ， 使得耐磨性能提 升效果 不明显。 如果硬质 陶瓷颗粒 的质量百 分 比 大于 30%, 则可能由于改性 过度导致 韧性变 差，使得刃 部处容 易崩 刃 。 接 下来， 将详细描 述制造上 述刀具 100的方法。 首 先，通过湿法球 磨混合 工艺将基 体材料粉 末和硬 质陶瓷颗 粒混 合 均匀来制造 复合材 料粉末 ， 具体如下： 将粒径均在 20|im-100|im的 范 围内的硬 质陶 瓷颗粒和 基体材 料粉末 按配比 混合得 到混合 料并且 装入 球磨罐 中，其中，基体材料粉末 投入所 占质量百 分比为 70%-90%, 硬质 陶瓷颗粒 粉末投 入所 占质量百分 比为 10%-30%; 在球磨罐 中加 入研 磨球， 研磨球可 以为直径 0.5mm 的氧化错球； 在球磨罐中加入 诸如 酒精等 的液体研 磨介质 ， 其中， 混合料、 研磨球、 液体研磨介质 的 体积 比可 为 1:2:1 ; 研磨， 研磨时间可为 12h-20h , 转速可为 2000r/min; 制粉， 向研磨得到的复合 材料浆 料中加入 表面活 性剂、 消 泡剂 混合后 置于超声 波混合仪 中混合 30min, 然后采用喷雾 制粉法干 燥处 理， 其中， 表面活性剂的重 量是浆料 重量的 0.5%-3%, 消泡剂的 重量 是浆料 重量的 0.2%-1%, 其中， 喷雾制粉法的条 件如下 ： 雾化压 力 为 0.3-0.6MPa, 优选为 0.4-0.5MPa; 雾化气流流量为 0.5-5m3/h, 优 选 为 l-3m3/h; 进口温度为 200-600。以 优选为 300-400。（2; 出风口温 度 为 50-200°C, 优选为 80-160°C _o 然 后， 通过粉末冶 金工艺制 备刀具胚 体。 通 过压制 成型工 艺在模 具中将基 体材料 粉末和 复合材 料粉末 压 制形 成刀具 初始胚体 ， 具体地， 在模具中对应 刃部 20的位置放 入足 量复 合材料粉 末， 并且在模具 中对应 主体部 10的位置放 入足量 基体 材料 粉末， 通过压制成型工 艺在 200MPa-500MPa条件 下一体 地形成 刀具 初始胚体 。 在这种情况下 ， 刀具初始胚体的与 刀具的 刃部对应 的 部分 由复合 材料组成 ，刀具初始胚 体的与 刀具的主 体部对应 的部分 由 基体 材料组 成， 但本公开不 限于此 ， 例如， 可在模具中与刃部 20和 主体 部 10对应的位置 均加入 复合材料 粉末， 如此制造 的刀具初 始胚 体 的与刀具 的主体部 10对应 的部分 由复合材料 组成， 换句话说， 刀 具初 始胚体 可以由复 合材才 —体 地形成 。 在 保护氛 围中对刀 具初始胚 体进行 固相烧结 工艺，烧结温度 一般 是 0.7〜 l.OTm（ Tm为绝对熔点 ）, 可为 910°C-1500°C, 烧结时间可 为 20min-40min, 从而制备刀具胚体 。 为了避免在烧 结过程 中形成影 响刀 具性质 的氧化层 ， 可使用还原性气体 、 氮气或惰性气体 中的一种 作 为保护 气体或者 在真 空环境下 执行烧 结以避 免刀具 初始胚 体中的 粉末 与氧气等 氧化气体 直接接 触。 在烧结过程中 ， 由于硬质陶瓷材料 具有 比基体 材料 的熔点 高的熔点 ， 因此硬质 陶瓷颗粒 会一直 处于 固 态 ， 而基体材料粉末发 生相互 流动、 扩散、 溶解、 再结晶的过程 。 另 外 ， 伴随着基体材料粉 末相互 流动、 扩散、 溶解、 再结晶的过程 ， 刀 具初 始胚体 中粉末 间隙 中的气体 或金属 中溶解 的气体 可在 高温下被 驱 除净尽， 致密化程度增高 。 最 后， 在刀具胚体 冷却后对 其进行 常规打磨 处理和 开刃。 上 述制备 刀具胚体 的方法仅 仅是示 例，可选地 ，可通过压制 成型 工 艺或粉末 冶金工 艺分别 制造 由基体材 料或复 合材料 制成的 主体部 10 以及 由复合材料 制成的 刃部 20, 然后采用焊接 （例如， 冷焊） 的 方 式将刃部 20结合到主 体部 10以制造刀具 100o 下 面将结合 实施例 更详细地 描述根据 本发 明的刀具 100, 并对根 据本 发明的 刀具 100的持久锋利度 和刀身 强度进行 评价。 实施 例 1 采 用粒径 50gm的 Tie粉末与粒径 50gm的马 氏体不锈 钢粉末采 用上 述球磨 混合工艺 研磨 15h制备成复合材 料浆料 ， 其中， 马氏体不 锈钢 粉末的质 量百分 比为 80%, TiC粉末的 质量百分 比为 20%。 通 过喷雾制 粉法制备 复合材 料粉末 ， 喷雾制粉法的条 件如下 ： 雾 化压力 ： 0.4MPa,雾化气流流量： 2m ³ /h;进口温度 : 300-400°C, 出风 口温度 ： 120。（2。 通 过压制成 型工艺 将复合材 料粉末 整体压制 形成刀具 初始胚 体， 成型 压力为 300MPa _o 对 刀具初 始胚体 进行烧 结， 烧结氛围为 真空环 境， 烧结温度 为 1300°C, 烧结时间为 30min, 获得刀具胚体 。 在 刀具胚 体冷 却后 对其进 行常规 打磨 处理 和开刃 来制 造刀具 100o 实施 例 2 除 了复合材 料粉末 中马氏 体不锈钢 粉末的 质量百 分比为 90%, TiC粉 末的质 量百分 比为 10%之外， 按照与实施例 1基本相同 的方法 来制 造刀具 100o 实施 例 3 除 了复合材 料粉末 中马氏体 不锈钢粉 末的质 量百分 比为 83.3 % , TiC 粉末的质 量百分 比为 16.7%之外， 按照与实施例 1基本相同 的方 法来 制造刀 具 100o 实施 例 4 除 了复合材 料粉末 中马氏 体不锈钢 粉末的 质量百 分比为 70%, TiC粉 末的质 量百分 比为 30%之外， 按照与实施例 1基本相同 的方法 来制 造刀具 100o 实施 例 5 除 了复合材 料粉末 中马氏 体不锈钢 粉末的 质量百 分比为 60%, TiC粉 末的质 量百分 比为 40%之外， 按照与实施例 1基本相同 的方法 来制 造刀具 100o 除 了复合材 料粉末 中马氏 体不锈钢 粉末的 质量百 分比为 95%, TiC 粉末的 质量百分 比为 5%之外， 按照与实施 例 1基本相同 的方法 来制 造刀具 100o 实施 例 7 除 了采用粒 径 10gm的 TiC粉末与粒 径 50gm 的马氏体 不锈钢粉 末制 备复合材 料粉末 之外，按照与 实施例 1基本相 同的方法来 制造刀 具 100 _o 实施 例 8 除 了采用粒 径 20gm 的 TiC粉末与粒 径 50gm 的马氏体 不锈钢粉 末制 备复合材 料粉末 之外，按照与 实施例 1基本相 同的方法来 制造刀 具 100 _o 实施 例 9 除 了采用粒 径 40gm 的 TiC粉末与粒 径 50gm 的马氏体 不锈钢粉 末制 备复合材 料粉末 之外，按照与 实施例 1基本相 同的方法来 制造刀 具 100 _o 实施 例 10 除 了采用粒 径 60gm 的 Tie粉末与粒 径 50gm 的马氏体 不锈钢粉 末制 备复合材 料粉末 之外，按照与 实施例 1基本相 同的方法来 制造刀 具 100 _o 实施 例 11 除 了采用粒 径 80gm 的 Tie粉末与粒 径 50gm 的马氏体 不锈钢粉 末制 备复合材 料粉末 之外，按照与 实施例 1基本相 同的方法来 制造刀 具 100 _o 实施 例 12 除 了采用粒 径 100pm的 TiC粉末与粒径 50gm 的马氏体 不锈钢 粉末 制备复合 材料粉 末之外 ，按照与实施 例 1基本相 同的方 法来制造 刀具 100o 实施 例 13 除 了采用粒 径 120pm的 TiC粉末与粒径 50gm 的马氏体 不锈钢 粉末 制备复合 材料粉 末之外 ，按照与实施 例 1基本相 同的方 法来制造 刀具 100o 实施 例 14 除 了采用粒 径 50gm 的 SiC粉末与粒 径 50gm的马氏体 不锈钢粉 末制 备复合材 料粉末 之外，按照与 实施例 1基本相 同的方法来 制造刀 具 100 _o 实施 例 15 除 了采用粒 径 50gm的 ZrCh粉末与粒径 50gm的马氏体 不锈钢粉 末制 备复合材 料粉末 之外，按照与 实施例 1基本相 同的方法来 制造刀 具 100 _o 实施 例 16 除 了采用粒 径 50gm的 AI2O3粉末与粒 径 50gm 的马氏体 不锈钢 粉末 制备复合 材料粉 末之外 ，按照与实施 例 1基本相 同的方 法来制造 刀具 100o 实施 例 17 除 了采用粒 径 50gm的 Si3N4粉末与粒径 50gm 的马氏体 不锈钢 粉末 制备复合 材料粉 末之外 ，按照与实施 例 1基本相 同的方 法来制造 刀具 100o 对比 例 1 普 通的马 氏体刀具 。 评 价方法 为：

（ 1）持久度锋利测试：持久 锋利度 采用模拟 刀具寿 命测试方 法, 持久 锋利度 的数值越 大， 持久锋利度寿命 越长 ， 持久锋利度的数值 越 小则 反之， 具体方法如下： 模 拟刀具寿 命测试 方法具体 为：将被测试 刀具刃 口向下水平 固定 在刀 具固定 装置上 ， 通过附加硅码后 ， 以 16N的压力压 在模拟物 上。 切割 模拟物 （选用 3mm 牛卡纸 ）保持静 止， 通过电机和 气压驱动 刀 具 固定装置 ， 带动刀具朝 X轴方向切 割， 速度为 50mm/s往复运动 ， 同 时 Z轴方 向升起， 朝 Y轴方向位移 1mm, 对模拟物进 行成型 ， 切 割行 程为 100mm, 每切割模拟物 5次后结束 ， 采用评价物 （火腿肠） 对刀 具持久锋 利度进 行判定 。 直到切不开评价物 测试即终 止， 记录测 试开 始至终止 时的切 割总次数 ， 即为刀具的持久 锋利度 ， 切割总次数 越多 ， 表示持久锋利 度越高 。

( 2 ) 刀身强度测 试： 测试刀身冲 击韧性 ， 参考标准 为 GBT 1817-1995。 具体地讲， 通过将一 定质量 的摆锤放 置在 一定的 高度， 使摆 锤自由 下摆， 观察测试物开 裂时摆锤 的质量 和摆锤 高度， 通过标 准 中得到的计 算公式 ， 得到冲击韧性值 。 冲击韧性值越 大， 则材料的 耐韧 性越强 ， 强度越高， 一般而言越 不容易崩 刃。 通 过使用上 述评价 方法对 实施例 1至实施例 17以及对比例 1的 刀具 的持久锋 利度和 刀身强度 进行 了测试， 测试的结果 如下面 的表 1 中所 示。 表 1 从 表 1可以看 出， 实施例 1至实施例 13的刀具均表 现出良好 的 持久 锋利度 。 将 实施例 1与实施例 5的刀具的 测试结果 进行比 较，发现实施例 5 的持久锋 利度虽 然有小幅 度的提升 ， 但因其硬质 陶瓷颗粒所 占质量 百分 比过高 导致其刀 身强度显 著下降 。 通常情况下，要求 刀身的冲 击 韧性 不低于 40J/cm ³ _o 再结合实施例 4可知， 硬质陶瓷颗粒 的质量 百 分 比优选不 大于 30%。再结合对比例 1将实施例 1与实施例 6的刀具 的测 试结果 进行比较 ，发现实施例 6因其硬质 陶瓷颗粒 所占质 量百分 比过 低导致 其持久锋 利度提升 较小。 再结合实施 例 2可知 ，硬质陶瓷 颗粒 的质量 百分比优 选不 小于 10%方可对 刀具的持 久锋利 度起到 显 著 的提升效 果。也就是说 ， 当硬质陶瓷颗粒的质 量百分 比在 10%-30% 范 围内时， 均具有优异的持久 锋利度 和刀身强 度性能 。 对 比实施例 1至实施 例 6的刀具 的测试结 果，发现硬质 陶瓷颗粒 的质 量百分 比越高 ， 对刀具 100的持久锋利度 的提升 效果越 强， 证实 了本 发明构思 的硬质 陶瓷颗粒 能明显提 升刀具 的持久锋 利度性 能。 将 对比例 1与实施例 7的刀具的 测试结果 进行比 较，发现实施例 7 因其硬质陶瓷 颗粒的粒 径过小 （小于 20gm）导致 产生的微 锯齿结 构对 其持久 锋利度 提升较 小。 证实了硬 质陶瓷颗 粒的粒 径优 选大于 20pm 才 能显著增 强刃部 20的持久锋利 度。 将 对比例 1与实施例 13的刀具的 测试结 果进行比 较， 发现实施 例 13的持久锋 利度提 升不佳 ， 并且较大幅度 的降低 了其刀身强 度， 证 实了硬质 陶瓷颗粒 的粒径在 大于 lOOpm 的情况下 虽然仍 能一定程 度上 改善持 久锋利度 ， 但因其粒径过 大， 导致刀身强度 大幅下 降。 结 合对比例 1将实施 例 8至实施 例 12的刀具的测试 结果进行 比 较 。 从表 1可以发现， 随着硬质陶 瓷颗粒粒 径的增加 ， 刀具的锋利持 久度 呈现先升 高后降 低的趋势 ， 但均具备良好 的持久锋 利度 （例如， 持久 锋利度 均大于 600）, 并且仍具备优异 的刀身 轻度 （例如， 大于 40J/cm ³ ）□ 结 合对比例 1将实施例 14至实施例 17的刀具的测试 结果进行 比 较 。硬质陶瓷材 料的种 类变化对 刀具持久 锋利度 有轻微影 响， 且均具 备优 于对比 例 1的刀具 的持久锋 利度。 虽 然已经 参照本发 明的 示例性 实施例具 体地示 出并描 述了本 发 明 ， 但是本领域普通技 术人员将 理解， 在不脱离如 权利要 求和它们 的 等 同物所限 定的本发 明的精神 和范 围的情况下 ，可以在此做 出形式 和 细节 上的各种 改变。应 当仅仅在描 述性的 意义上而 不是出 于限制的 目 的来 考虑实施 例。 因此， 本发明的范围不 是由本发 明的具体 实施方 式 来 限定， 而是由权利要 求书来 限定， 该范围内的所 有差异将 被解释 为 包括 在本发 明中。