[發明專利]一種氧化鋁和碳化鈦及氮化硅復合增強硼化鋯基多元納米復合陶瓷模具

有效

• 申請號: 201410381862.3
• 申請日: 2014-08-04
• 公開（公告）號: CN104163630A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 韓巧;李孝君
• 申請（專利權）人: 余姚市巧迪電器廠
• 主分類號: C04B35/58
• 分類號: C04B35/58;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種陶瓷模具材料，具體是一種氧化鋁和碳化鈦及氮化硅復合增強硼化鋯基多元納米復合陶瓷模具。

背景技術

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出優異的切削性能，是一類極具發展前途的刀具材料。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Hall-petch關系：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將是今后刀具材料發展的主要方向之一。

目前已經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，尚未發現以硼化鋯陶瓷為基體的納米復合陶瓷刀具材料的報道。

另一方面，陶瓷材料的熱穩定性和耐磨性極佳，是制造成形模具的理想材料，很具有發展前景，但其韌性很差，因此還沒有在模具工業方面得到廣泛應用。從國內外現狀來看，陶瓷模具的研究尚處于研究開發階段，應用于模具工業的陶瓷材料的種類很少、能應用的模具領域很窄，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Al₂O₃基復合陶瓷ZTA拉絲模、TZP/TiC/Al₂O₃，Al₂O₃/TiC復合陶瓷拉絲模、(Ce-TZP)-Al₂O₃熱擠壓模具、3Y-TZP-Al₂O₃陶瓷拉拔模、PSZ陶瓷熱擠壓模、Al₂O₃/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陶瓷模具、Al₂O₃/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、價格優勢沒能在模具領域得到充分發揮。就目前的總體情況來看，陶瓷模具材料的種類、性能和應用范圍均有待于進一步擴大和提高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氧化鋁和碳化鈦及氮化硅復合增強硼化鋯基多元納米復合陶瓷模具，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良的減摩耐磨性能。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種氧化鋁和碳化鈦及氮化硅復合增強硼化鋯基多元納米復合陶瓷模具，按照重量份的原料為：硼化鋯60-80份、氧化鋁10-20份、碳化鈦10-20份、氮化硅15-25份、氧化釔2-6份、硼化鉿4-8份、鉻2-4份、鈷1-3份、錳1-3份；上述所有原料均采用納米級粉末，其中硼化鋯的徑粒大小為10-100納米，氧化鋁、碳化鈦和氮化硅的徑粒大小為1-10納米，其他的徑粒大小為1-100納米；其制備方法是以硼化鋯為基體，添加氧化鋁和碳化鈦及氮化硅作為增強相，以氧化釔和硼化鉿為穩定劑，以鉻、鈷和錳作為燒結助劑，經熱壓燒結而成；具體制備步驟如下：

步驟一：按照重量份稱取上述所有原料；

步驟二：將硼化鋯、氧化鋁、碳化鈦和氮化硅加到無水乙醇與聚乙二醇的混合溶液中，然后充分攪拌，同時超聲分散20-30分鐘，得到第一懸浮液；