[發(fā)明專利]一種復合包覆氮化硼基多元納米復合陶瓷工模具材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410349688.4
• 申請日: 2014-07-22
• 公開（公告）號: CN104072146A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發(fā)明（設計）人: 劉備
• 申請（專利權(quán)）人: 劉備
• 主分類號: C04B35/5835
• 分類號: C04B35/5835;C04B35/622;C04B35/628
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種陶瓷工模具材料，具體是一種復合包覆氮化硼基多元納米復合陶瓷工模具材料及其制備方法。

背景技術(shù)

陶瓷刀具具有高的硬度和耐磨性，在高速切削和干切削時表現(xiàn)出優(yōu)異的切削性能，是一類極具發(fā)展前途的刀具材料。但是，目前應用的陶瓷刀具材料大多局限于微米復合陶瓷，材料的力學性能尤其是強度、韌性仍有待于進一步提高。根據(jù)Hall-petch關(guān)系：晶粒尺寸越小，陶瓷材料的強度越高。因此，納米改性、納米微米復合陶瓷刀具材料的研究與開發(fā)將是今后刀具材料發(fā)展的主要方向之一。

目前已經(jīng)研究的納米復合陶瓷刀具材料主要包括Si₃N₄/TiNn，Si₃N₄/TiCn，Si₃N₄-Ai₂O_3n-TiC-Y₂O₃，Al₂O₃/TiC/SiCn，Al₂O₃/TiCn，Al₂O₃/Al₂O₃n/SiCn，Al₂O₃/Ti?(C_0.7N_0.3)n/SiCn，Al₂O₃/SiC/SiCn，Al₂O₃/TiC/TiNn，等，均具有比微米復合陶瓷刀具材料更好的力學性能和切削性能。但到目前為止，尚未發(fā)現(xiàn)以氮化硼陶瓷為基體的納米復合陶瓷刀具材料的報道。

另一方面，陶瓷材料的熱穩(wěn)定性和耐磨性極佳，是制造成形模具的理想材料，很具有發(fā)展前景，但其韌性很差，因此還沒有在模具工業(yè)方面得到廣泛應用。從國內(nèi)外現(xiàn)狀來看，陶瓷工模具的研究尚處于研究開發(fā)階段，應用于模具工業(yè)的陶瓷材料的種類很少、能應用的模具領(lǐng)域很窄，這方面的報道也極少。目前，陶瓷材料在各類模具中的應用研究大多局限于微米復合陶瓷材料，如?ZrO₂增韌A1₂O₃基復合陶瓷ZTA拉絲模、TZP/TiC/A1₂O₃，?A1₂O₃/TiC復合陶瓷拉絲模、(Ce-TZP)?-A1₂O₃熱擠壓模具、3Y-TZP-A1₂O₃陶瓷拉拔模、PSZ陶瓷熱擠壓模、A1₂O₃/Cr₃C₂/?(W，Ti)?C等。納米復合陶瓷在模具材料應用方面的研究雖然較少，如復合UP陶瓷工模具、A1₂O₃/Ti?(C，N)等，但也取得了良好的效果。

從已有的研究可以看出，納米復合尤其是納微米復合陶瓷的性能、價格優(yōu)勢沒能在模具領(lǐng)域得到充分發(fā)揮。就目前的總體情況來看，陶瓷工模具材料的種類、性能和應用范圍均有待于進一步擴大和提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種復合包覆氮化硼基多元納米復合陶瓷工模具材料及其制備方法，該模具抗老化性和缺陷抵能力強，具有良好的綜合力學性能和優(yōu)良的減摩耐磨性能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種復合包覆氮化硼基多元納米復合陶瓷工模具材料，按照重量份的原料為：氮化硼60-80份、氮化鋁10-20份、硼化鈦15-25份、氧化鐠2-6份、氧化釹4-8份、鉬2-4份、鈷1-3份；上述所有原料均采用納米級粉末，其中氮化硼的徑粒大小為10-100納米，氮化鋁和硼化鈦的徑粒大小為1-10納米，其他的徑粒大小為1-100納米。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述復合包覆氮化硼基多元納米復合陶瓷工模具材料及其制備方法，按照重量份的原料為：氮化硼65-75份、氮化鋁14-16份、硼化鈦18-22份、氧化鐠3-5份、氧化釹5-7份、鉬2.5-3.5份、鈷1.5-2.5份。

所述的復合包覆氮化硼基多元納米復合陶瓷工模具材料的制備方法，以氮化硼為基體，添加氮化鋁和硼化鈦作為增強相，以氧化鐠和氧化釹為穩(wěn)定劑，以鉬和鈷作為燒結(jié)助劑，經(jīng)微波輔助球磨、溶膠凝膠包覆，以及熱壓燒結(jié)而成；具體制備步驟如下：