[發(fā)明專利]碳熱還原法合成碳氮化鈦系晶須增韌氧化鋁基陶瓷刀具材料粉末及其制備工藝

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210033898.3
• 申請(qǐng)日: 2012-02-15
• 公開（公告）號(hào): CN102584309A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃傳真;崇學(xué)文;鄒斌;劉含蓮;朱洪濤;劉戰(zhàn)強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/81
• 分類號(hào): C04B35/81;C04B35/10;C04B35/622
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 李健康

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到復(fù)相陶瓷材料粉末及其制備工藝，尤其是一種碳熱還原法合成碳氮化鈦系晶須增韌氧化鋁基陶瓷刀具材料粉末及其制備工藝。

二、背景技術(shù)

結(jié)構(gòu)陶瓷材料具有高硬度、高耐磨性、高化學(xué)穩(wěn)定性和耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，但是陶瓷材料所固有的脆性缺陷限制了它的應(yīng)用。適量添加具有較高彈性模量的晶須和顆粒能夠提高陶瓷材料的斷裂韌度和抗彎強(qiáng)度。Ti(C，N)是一種性能優(yōu)良，用途廣泛的非氧化物材料，它具有熔點(diǎn)高、硬度大、耐腐蝕和抗氧化性好等優(yōu)點(diǎn)，適用于機(jī)械、化工、汽車制造和航天航空等許多領(lǐng)域。Ti(C_xN_1-x)_w是由TiC和TiN形成的連續(xù)固溶體，TiC點(diǎn)陣中的C原子可被N原子以任何的比例替代；同理，TiN點(diǎn)陣中的N原子亦可被C原子以任何的比例替代。Ti(C_1-xN_x)_w的性能隨C/N成分的改變而有所變化，因此可制備碳氮化鈦系晶須材料。

傳統(tǒng)制備碳氮化鈦晶須增韌陶瓷刀具材料粉末的工藝，通過市場(chǎng)采購(gòu)單一品種晶須、或制備單一品種晶須并將其適量添加于陶瓷基體材料的方式。傳統(tǒng)制備工藝存在晶須價(jià)格昂貴、工藝復(fù)雜、晶須品種單一以及制備陶瓷刀具材料單一等缺點(diǎn)。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)制備碳氮化鈦晶須增韌陶瓷刀具材料粉末及制備工藝存在的缺陷，提供一種利用預(yù)制晶須制備系列高品質(zhì)、低價(jià)格的碳熱還原法合成碳氮化鈦系晶須增韌氧化鋁基陶瓷刀具材料粉末及其制備工藝。

本發(fā)明的基本構(gòu)思是采用碳熱還原法，根據(jù)C/Ti比值不同，合成碳氮化鈦系晶須，再用合成的晶須材料制備不同C/N含量的碳氮化鈦晶須增韌氧化鋁基陶瓷刀具材料系列粉末。

合成碳氮化鈦系晶須生長(zhǎng)預(yù)料各成分的重量比％為：TiO₂?36.4％-38.5％；C?11.5％-16.4％；NaCl?45.4％-48.0％；NiCl₂?1.8％-2.0％。

其制備工藝：是將按比例配制的碳氮化鈦晶須生長(zhǎng)預(yù)料裝入缸式球磨機(jī)中，用氧化鋁球干磨24小時(shí)和用100目篩過篩；將過篩后的配料裝入圓形石墨容器，再放入高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)；在升溫速率50℃/min、N₂流速0.1-0.4Nm³/h、溫度1250℃-1500℃、保溫60min-120min條件下合成碳氮化鈦系晶須材料；并對(duì)合成晶須晶格常數(shù)計(jì)算分析，可獲得碳氮化鈦系晶須材料：TiC_0.2N_0.8、TiC_0.3N_0.7、TiC_0.5N_0.5、TiC_0.7N_0.3、TiC_0.8N_0.2晶須粉末。

碳氮化鈦系晶須增韌氧化鋁基陶瓷刀具材料粉末是以氧化鋁顆粒為基體，分別加入預(yù)制碳氮化鈦系晶須和碳氮化鈦顆粒，氧化鋁余量，其粉末配料成分重量比％為：TiC_xN_1-x晶須11.1-12.1％；TiC_0.5N_0.5顆粒23.1-23.4％；Al₂O₃?60.6-61.2％；Mo?2.2-2.3％；Ni?1.9-2.0％；

碳氮化鈦系晶須增韌氧化鋁基陶瓷刀具材料粉末的制備工藝：將按比例配置的粉末置于缸式球磨機(jī)中，加入無(wú)水乙醇無(wú)球混合24小時(shí)，混勻后放入真空干燥箱中干燥，干燥后用100目篩篩選，即可得到不同C/N含量的碳氮化鈦晶須增韌氧化鋁基陶瓷刀具材料系列粉末。

本發(fā)明構(gòu)思新穎，通過碳熱還原法合成具有高彈模量、能夠提高氧化鋁基陶瓷刀具材料斷裂韌度和抗彎強(qiáng)度的系列碳氮化鈦晶須，合成晶須產(chǎn)量、質(zhì)量高，品種多，工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，易于產(chǎn)業(yè)化，并添加一定比例的碳氮化鈦粉末顆粒，可制備系列優(yōu)質(zhì)刀具粉末材料。

四、具體實(shí)施方式：

按實(shí)施例參數(shù)附表1中所列組分配料，將配料粉末置于缸式球磨機(jī)中，用氧化鋁球干磨混合4-8小時(shí)，混勻并裝入上下封閉、中上方鉆有小孔的石墨容器中，孔徑3-4mm，周長(zhǎng)間隔5mm，均勻分布。按照實(shí)施例參數(shù)附表1中的溫度、保溫時(shí)間和氮?dú)饬魉俟に噮?shù)制備，即可得到預(yù)制碳氮化鈦晶須粉末，其中碳氮化鈦晶須中含有少量顆粒。