[發明專利]一種復合陶瓷材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201410729200.0
• 申請日: 2014-12-05
• 公開（公告）號: CN104446395A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 劉孝光;殷韋韋;江海鋒;潘培道
• 申請（專利權）人: 池州學院
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/622
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所 31210
• 代理人: 章登亞

技術領域

本發明涉及一種陶瓷材料及其制備方法，尤其是一種高強度、高硬度、高韌性復合陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

氧化鋁基復合陶瓷材料具有較好的常溫力學性能（如高強度、高硬度等），有著較廣泛的工程應用。在過去已有的氧化鋁基復合陶瓷材料的制備方法都是向氧化鋁基體中直接加入一定量的TiB₂顆粒制得Al₂O₃/TiB₂復相陶瓷材料，或是向氧化鋁基體中直接加入一定量的TiB₂和ZrO₂顆粒制得Al₂O₃/TiB₂/ZrO₂復相陶瓷材料。但TiB₂粉末有活性高、易水解、吸潮等缺點，所以制備的材料綜合力學性能有一定的局限性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種高強度、高硬度、高韌性復合陶瓷材料及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：

一種復合陶瓷材料，包括以下組分：Al₂O₃、TiB₂、ZrO₂，各組分質量百分比為：63-77％、18.5-30.5％、4.5-6.5％。

制備前述一種復合陶瓷材料的方法，包括以下步驟：

1）原料準備：原料選用Al₂O₃、B₄C、TiC和?ZrO₂粉末，各組分質量百分比為63-77％、12.9-21.3%、5.6-9.2%、4.5-6.5％；在Al₂O₃基體材料中，添加B₄C、TiC和ZrO₂粉末，充分混合；

2）球磨混料：以無水乙醇作為介質將混合好的原料進行強化球磨，再將球磨后的混合料在真空干燥箱中干燥24h后100目過篩，制得均勻混合粉末；

3）熱壓燒結：將均勻混合粉末裝入石墨模具中，采用真空熱壓燒結工藝，制備得到Al₂O₃/?TiB₂/?ZrO₂復合陶瓷材料。

進一步的，步驟2）中選用YG8硬質合金球，球料比5:1，與無水乙醇一道作為介質進行濕法球磨，球磨時間為80-100小時。

進一步的，步驟3）中燒結溫度范圍為1650--1750℃，燒結壓力為25--30MPa，保溫時間為30--40分鐘。

本發明的優點在于：通過在Al₂O₃基體中加入B₄C、TiC和ZrO₂粉末，利用B₄C和TiC在熱壓燒結過程中原位反應生成TiB₂，從而制備得Al₂O₃/?TiB₂/?ZrO₂復合陶瓷材料。本發明通過適當的原位反應可以獲得第二相，并能有效阻止晶粒二次長大；本發明就是從這一理念出發，通過用TiC?和B₄C化學反應在微米級Al₂O₃基體中原位生成顆粒細小、分布均勻的TiB₂作為增強相，同時在基體中加入納米級ZrO₂，利用其相變特性以提高復合材料的韌性，用熱壓燒結工藝制得Al₂O₃/ZrO₂/TiB₂納微米復合陶瓷材料。該復合陶瓷材料在高溫摩擦作用下產生化學反應形成連續固態潤滑層，實現該復合材料的自潤滑功能。本復合陶瓷材料適合制備切削刀具、模具等。

具體實施方式

為了使本發明實現的技術手段、創造特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施例，對本發明作進一步闡述。

實施例1

1）??材料組分：基體材料α—Al₂O₃質量為63克，在其中添加9.24克B₄C、21.26克TiC和6.5克ZrO₂粉末；