[發(fā)明專利]一種疊層自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610232992.X
• 申請(qǐng)日: 2016-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN105908044B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周后明;覃波;張高峰;周友行;彭銳濤;周瀟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C29/02
• 分類號(hào): C22C29/02;C22C29/14;C22C1/05;C22C1/10;B22F3/16;B22F5/00;B22F7/02
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種陶瓷刀具材料及其制備方法，尤其是一種疊層自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料及其制備方法。

背景技術(shù)

TiB₂、TiC具有高硬度、高熔點(diǎn)、耐磨損等優(yōu)異性能，使其在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用，如切削刀具、成型模具和其他耐高溫磨損零件，但單一相TiB₂、TiC具有較低抗彎強(qiáng)度與斷裂韌性，這極大限制其作為結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用范圍。

金屬相和陶瓷相的添加可以改善TiB₂、TiC陶瓷基體的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。金屬相的添加可以降低TiB₂、TiC基陶瓷的燒結(jié)溫度，提高燒結(jié)性能。TiB₂-TiN復(fù)合材料以（Ni，Mo）作為燒結(jié)助劑在1530℃進(jìn)行熱壓燒結(jié)，其相對(duì)密度達(dá)到99.12%，燒結(jié)過(guò)程中生成的液相MoNi可以有效潤(rùn)濕晶粒邊界并形成連續(xù)的邊界相，提高質(zhì)量轉(zhuǎn)移和復(fù)合材料致密化程度 ([1] Gu M, Huang C, Zou B, et al. Effect of (Ni, Mo) and TiN on the microstructure and mechanical properties of TiB₂ ceramic tool materials[J]. Materials Science & Engineering A, 2006, 433(1–2):39-44.)，TiC-TiB₂以（Ni，Mo）作為燒結(jié)助劑在1450℃進(jìn)行熱壓燒結(jié)就能達(dá)到很高綜合機(jī)械性能([2] Wang L, Liu H, Huang C, et al. Microstructure and mechanical properties of TiC–TiB₂composite cermet tool materials at ambient and elevated temperature[J]. Ceramics International, 2015, 42(2):2717-2723.)。陶瓷相的添加可以提高TiB₂、TiC基陶瓷力學(xué)性能，如Al₂O₃、TiN、WC等，適當(dāng)?shù)奶砑酉嗫梢砸种苹w晶粒異常長(zhǎng)大提高復(fù)合材料抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性([3] Song J, Huang C, Zou B, et al. Microstructure and mechanical properties of TiB₂–TiC–WC composite ceramic tool materials[J]. Materials & Design, 2012, 36(9):69-74.)。且TiB₂-TiN在摩擦高溫作用下還能氧化生成具有潤(rùn)滑作用的反應(yīng)膜，提高復(fù)合材料的減摩與耐磨性能([4]Ouyang J H, Yang Z L, Liu Z G, et al. Friction and wear properties of reactive hot-pressed TiB₂–TiN composites in sliding against Al₂O₃ ball at elevated temperatures[J]. Wear, 2011, 271(9):1966–1973.)。

引入疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想不僅能保持金屬相、陶瓷相提高TiB₂、TiC基陶瓷的機(jī)械性能，還能利用疊層材料在高溫摩擦作用下的原位反應(yīng)生成具有潤(rùn)滑作用的反應(yīng)膜，疊層界面的存在也能延長(zhǎng)裂紋擴(kuò)展路徑消耗大量斷裂能，且在表層形成的殘余壓應(yīng)力圍繞裂紋尖端能抑制裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，這都提高了復(fù)合材料的斷裂/疲勞阻抗，斷裂/疲勞阻抗的提高進(jìn)一步改善了復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度與斷裂韌性([5] 段振興. 新型疊層復(fù)合陶瓷刀具的研制及其切削性能研究[D]. 山東大學(xué), 2009.)，為解決自潤(rùn)滑刀具材料不能合理兼顧減磨與耐磨性能開辟一條新的途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料不能合理兼顧其減磨性能與耐磨性能的缺陷，提供一種能保持良好潤(rùn)滑性能且具有更高力學(xué)性能的疊層自潤(rùn)滑陶瓷刀具材料及其制備方法。