[發明專利]一種氮化硅-碳化鎢鈦納米復合陶瓷刀具材料的制備方法

無效

• 申請號: 201410001211.7
• 申請日: 2014-01-02
• 公開（公告）號: CN103739292A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 趙軍;田憲華;劉帥;宮兆超
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C04B35/584
• 分類號: C04B35/584;C04B35/56;C04B35/622
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王緒銀

1.一種氮化硅-碳化鎢鈦納米復合陶瓷刀具材料的制備方法，其特征包括以下步驟：

(1)原料的準備：用無水乙醇作為介質，分別對微米α-Si₃N₄、納米α-Si₃N₄，微米Al₂O₃和微米(W,Ti)C原料粉末，進行球磨，之后經過真空干燥、過篩，封裝以備用；

(2)納米顆粒的分散：應用步驟（1）中球磨好的納米α-Si₃N₄粉末，分散過程以無水乙醇為分散介質，加入相對納米α-Si₃N₄質量為0.5%的分子量為4000的聚乙二醇，配制成納米α-Si₃N₄的質量分數為0.2%的懸浮液；采用氨水滴定法將懸浮液的PH值調整為9.5～10，使懸浮液呈堿性；然后放在超聲分散攪拌機上分散，得到分散良好的α-Si₃N₄懸浮液；

(3)混料：按體積百分比進行配料，其中燒結助劑Y₂O₃與Al₂O₃分別固定為4.8%和3.2%，(W,Ti)C為10～30%，納米和微米α-Si₃N₄粉末總量為62～82%，且其中納米α-Si₃N₄在氮化硅粉末中所占比重為20～50%；將步驟（1）中球磨好的微米級α-Si₃N₄、(W,Ti)C粉末以及Y₂O₃、Al₂O₃粉末與步驟（2）分散好的納米材料的懸浮液混合，放在超聲分散攪拌機上分散均勻后倒入混料桶中，在球磨機上球磨，再經過真空干燥、過篩，得到分散良好的復合陶瓷材料粉末料；

(4)裝料與燒結：將混合好的原料粉末裝入石墨模具中，在真空環境中采用分段溫升、均勻加壓的熱壓燒結工藝；在室溫～1200℃時，升溫速度為90～100℃/min，壓力加至8Mpa；從1200℃到1700℃時，升溫速度為45～50℃/min，壓力平穩均勻加至30MPa；保溫保壓階段溫度為1700℃，壓力為30MPa，保溫保壓時間為45min，之后隨爐冷卻至室溫。

2.根據權利要求1所述的一種氮化硅－碳化鎢鈦納米復合陶瓷刀具材料的制備方法，其特征是：步驟（1）中，微米α-Si₃N₄、納米α-Si₃N₄和微米Al₂O₃粉末球磨24h以打散較大的團聚顆粒，獲得更為均勻的粉末；(W,Ti)C粉末球磨240h，以減小粉末粒徑至1μm左右；步驟（3）中球磨時間為48小時。

3.根據權利要求1所述的一種氮化硅－碳化鎢鈦納米復合陶瓷刀具材料的制備方法，其特征是步驟（3）中增強相(W,Ti)C最佳含量為體積分數15%和20%；步驟（3）中納米α-Si₃N₄粉末在氮化硅粉末中所占最優比重為25%。