[發(fā)明專利]一種Al2O3-TiCN/Co-Ni金屬陶瓷模具材料及其制備方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201410632104.4 | 申請(qǐng)日： | 2014-11-10 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN104480364A | 公開（公告）日： | 2015-04-01 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 李喜坤;馬偉民;紀(jì)連永;李昕;趙海濤;蘭慧鑫 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 沈陽(yáng)理工大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C22C29/12 | 分類號(hào)： | C22C29/12;C22C1/05 |
| 代理公司： | 沈陽(yáng)火炬專利事務(wù)所(普通合伙) 21228 | 代理人： | 李福義 |
| 地址： | 110159 遼*** | 國(guó)省代碼： | 遼寧;21 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說(shuō)明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 al sub ticn co ni 金屬陶瓷 模具 材料 及其 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及熱擠壓成型領(lǐng)域的金屬陶瓷模具材料及其制備方法；具體講是涉及一種Al2O3-TiCN/Co-Ni金屬陶瓷模具材料及其制備方法，屬于金屬陶瓷復(fù)合材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)
隨著高新技術(shù)的飛速發(fā)展，模具成為現(xiàn)代工業(yè)中不可缺少的重要裝備，但模具工作條件極其惡劣，常常發(fā)生模具粘模、氧化、甚至焊合等現(xiàn)象，傳統(tǒng)的模具鋼和硬質(zhì)合金已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代實(shí)際生產(chǎn)的需求，新材料的開發(fā)與其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用成為目前亟待解決的問(wèn)題。在20世紀(jì)初陶瓷材料已經(jīng)步入工業(yè)領(lǐng)域，其在耐高溫、耐磨損、抗氧化等方面具有模具鋼和硬質(zhì)合金等無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，特別是金屬陶瓷材料正日益得到廣泛的關(guān)注，多年來(lái)國(guó)內(nèi)外對(duì)陶瓷材料的應(yīng)用研究報(bào)道大多局限在刀具領(lǐng)域，作為模具材料的研究很少。
據(jù)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)，常用的陶瓷模具材料主要有TZP/Al2O3、PSZ、Si3N4、Sialon、3Y-TZP/Al2O3、Al2O3/Ni陶瓷等，但在模具材料及其制造方面存在不足，一般采用微波燒結(jié)、真空燒結(jié)等工藝方法，使不同體系的陶瓷模具材料在應(yīng)用性能方面受到限制。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種高性能的金屬陶瓷模具材料及其制備方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為Al2O3-TiCN/Co-Ni金屬陶瓷模具材料，其以Al2O3基體材料，TiCN微米粉和延性相Co、Ni為增韌相真空熱壓燒結(jié)而成，其組分為Al2O3為40～70％、TiCN微米粉為30％、延性相Co、Ni為0～30％，以上為質(zhì)量百分比。
所述Al2O3顆粒粒徑為60nm，純度>99.9％；。
所述TiCN粉末的粒徑為0.1-0.5μm，純度>99.9％；
所述Co、Ni的顆粒粒徑為0.1～0.5μm，純度>99.9％。
如上所述的金屬陶瓷模具材料的綜合性能為抗彎強(qiáng)度700～1100MPa，斷裂韌性為8～10.5MPa.m1/2，硬度達(dá)到19～23.6GPa。
如上所述的Al2O3-TiCN/Co-Ni金屬陶瓷模具材料的制備方法，其采用以下工藝步驟一次作業(yè)；具體過(guò)程如下：
①配料：以Al2O3粉末、TiCN粉末、金屬Co、Ni粉末為原料，Al2O3納米顆粒的含量按質(zhì)量百分比為40～70％，TiCN微米顆粒的含量按質(zhì)量百分比為30％，Co、Ni含量按質(zhì)量百分比0～30％，其中Co、Ni的質(zhì)量比1：1；
②球磨混料：將配好的物料放入球磨機(jī)中，球磨12～24小時(shí)后在真空干燥箱內(nèi)以60℃的溫度干燥24小時(shí)，球磨制備出Al2O3-TiCN/Co-Ni復(fù)合粉體；
③粉末成型與燒結(jié)：將步驟②處理后的復(fù)合粉體置于真空熱壓燒結(jié)爐中，在真空條件下，溫度為1500℃～1700℃，壓力為10～30Mpa，真空熱壓10～60分鐘，制備出Al2O3-TiCN/Co-Ni金屬陶瓷模具材料。
所述步驟②中球磨介質(zhì)選用無(wú)水乙醇，磨球?yàn)楦呒冄趸X球。
所述步驟③中采用真空熱壓燒結(jié)的方法進(jìn)行燒結(jié)，真空度為1×10-3Mpa。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：其以Al2O3基體材料，TiCN微米粉和延性相Co、Ni為增韌相真空熱壓而成；其抗彎強(qiáng)度700～1100MPa，斷裂韌性為8～10.5MPa.m1/2，硬度達(dá)到19～23.6GPa，能夠更好的用于高溫、高壓等惡劣條件，在降低加工成本、提高生產(chǎn)效率等方面有顯著進(jìn)步。
附圖說(shuō)明
圖1為金屬陶瓷材料表面背散射電子像及能譜分析圖譜；
圖2為Co-Ni合金含量為25％時(shí)在1600℃，30MPa壓力條件下保溫15min后的樣品斷口形貌；
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