[發(fā)明專(zhuān)利]氧化鋁－碳氮化鈦－鈦鎳復(fù)合材料及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810010648.1
• 申請(qǐng)日: 2008-03-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101239814A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 修稚萌;孫旭東;李曉東;霍地;李繼光;李乾;王亞蓉;茹紅強(qiáng);左良
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C04B35/10
• 分類(lèi)號(hào): C04B35/10;C04B35/622
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大專(zhuān)利代理有限公司
• 代理人: 李在川

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種陶瓷復(fù)合材料及其制備方法，具體涉及一種氧化鋁—碳氮化鈦—鈦鎳復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著高、新技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械加工業(yè)對(duì)刀具材料提出了更為嚴(yán)格而苛刻的要求。例如加工硬度更高的材料、更高的切削效率、精加工和實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作等，這就要求提高刀具材料的強(qiáng)度、韌性、耐磨和耐熱沖擊性等。氧化鋁陶瓷材料具有高熔點(diǎn)、高壓縮強(qiáng)度和抗腐蝕性等特點(diǎn)，但由于Al₂O₃陶瓷材料脆大、抗拉強(qiáng)度低和耐沖擊力差，所以作為刀具材料，要在實(shí)際中廣泛應(yīng)用，必須提高材料的機(jī)械性能。多年來(lái)各國(guó)相繼提出多種增韌補(bǔ)強(qiáng)方法和先進(jìn)的工藝技術(shù)。在陶瓷材料中添加增強(qiáng)相如：TiN、Ti(C，N)、TiB₂、SiC、(W，Ti)C、WC、Mo₂C、ZrO₂、Y₂O₃等成分，利用第二相、第三相材料進(jìn)行顆粒彌散強(qiáng)化、纖維補(bǔ)強(qiáng)、晶須增韌、相變?cè)鲰g或協(xié)同增韌補(bǔ)強(qiáng)提高陶瓷材料的性能。中國(guó)專(zhuān)利CN1911856A(公開(kāi)日2007年2月14日)提供了一種碳化鉻與碳氮化鈦彌散強(qiáng)韌化氧化鋁基復(fù)合材料及其制備方法。其組分的體積百分比為：5～30％Cr₃C₂，5～30％Ti(C，N)，0.2～2％Y₂O₃，0.2～1％MgO，其余為Al₂O₃。目的是通過(guò)Cr₃C₂和Ti(C，N)的作用同時(shí)提高材料的硬度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是針對(duì)氧化鋁/碳氮化鈦(Al₂O₃/Ti(C，N))復(fù)合材料存在的缺陷，研制一種氧化鋁—碳氮化鈦—鈦鎳復(fù)合材料及其制備方法，提高陶瓷復(fù)合材料的綜合性能，硬度、強(qiáng)度和韌性，進(jìn)一步提供一種更適合機(jī)械工業(yè)用的刀具材料。

本發(fā)明研制的氧化鋁—碳氮化鈦—鈦鎳復(fù)合材料組分體積百分?jǐn)?shù)為：Al₂O₃：60～94，Ti(C，N)：5～35，Ti+Ni：1～12。復(fù)合材料的綜合性能為硬度HV為20～21GPa，強(qiáng)度為600～800MPa，斷裂韌性7～9MPa·m^1/2。

本發(fā)明上述復(fù)合材料的制備方法，按如下步驟進(jìn)行：

原料混合和干燥：

(1)將原料Al₂O₃粉末和TiCN粉末混合稱(chēng)為A混合粉末，與球磨介質(zhì)、表面活性劑混合、球磨，其原料配比是：Al₂O₃粉末為60～94vol％，Ti(C_1-XN_X)粉末為5～35vol％，其中X＝0.3～0.7，表面活化劑加入量為原料Al₂O₃粉末和TiCN粉末總量的0～3vol％，球磨時(shí)間為12～24小時(shí)；球磨后的物料加入烘箱，在溫度為60℃或120℃下，干燥24～48小時(shí)；

(2)將原料Ti粉末和Ni粉末混合稱(chēng)為B混合粉末與球磨介質(zhì)混合、球磨、鈦與鎳原子配比為1∶1～1∶4，球磨時(shí)間12～24小時(shí)，然后放入真空烘箱內(nèi)，在溫度為60℃下干燥24～48小時(shí)；

(3)將步驟(1)和(2)混合干燥后的粉末，加入球磨介質(zhì)混勻后，球磨12～24小時(shí)，然后放入真空烘箱內(nèi)，在60℃干燥24～48小時(shí)，B混合粉末加入量為A和B兩種混合粉末總量的1～12vol％，余量為A混合粉末；

粉末成形與燒結(jié)：

將步驟(3)處理后的混合粉末于熱壓爐中，在氬氣保護(hù)下，溫度為1400～1700℃，壓力為25～35MPa下熱壓5～30分鐘。

本發(fā)明采用的原料：Al₂O₃粉末：粒度d₅₀為0.1～10μm，純度Al₂O₃含量＞99.9％；Ti(C_1-XN_X)：粒度d₅₀為0.1～10μm，含量＞99.9％，其中X＝0.3～0.7；Ti粉末：粒度d₅₀為0.1～10μm，純度Ti含量＞99.9％；Ni粉末：粒度d₅₀為0.1～10μm，純度含量＞99.9％。

所述的表面活性劑選用聚羧酸乙脂，球磨介質(zhì)選用無(wú)水乙醇或去離子水。