[發明專利]一種織構化碳化硅晶須增韌的氧化鋁基陶瓷及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010838576.0
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112079645B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發明（設計）人: 周宇章;譚大旺;郭偉明;林華泰
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;C04B35/10;C04B35/622;C04B35/638;C04B35/645
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 彭玉婷

1.一種織構化碳化硅晶須增韌的氧化鋁基陶瓷，其特征在于，所述氧化鋁基陶瓷是將氧化鋁粉、碳化硅晶須、燒結助劑MgO或Y₂O₃，加入溶劑和球磨介質，進行球磨混合后干燥，得到混合粉體；再將混合粉體分散于熱石蠟中，并趁熱倒入模具中，鑄造成所需形狀的鑄件；常溫下對上述鑄件施加軸向的壓力為10～100MPa，鑄件在高壓下沿中心變形，形成晶須徑向排列的織構化擠壓件；然后常壓下在100～250℃對織構化擠壓件進行排膠，將石蠟完全揮發，得到生坯；將生坯裝入石墨模具中，并置于熱壓燒結爐或放電等離子燒結爐中，在氬氣氣氛保護下，軸向加壓為20～50MPa，升溫至1500～1800℃保溫，此后降溫至500～600℃，并隨爐冷卻至室溫制得。

2.根據權利要求1所述的織構化碳化硅晶須增韌的氧化鋁基陶瓷，其特征在于，所述的氧化鋁基陶瓷的相對密度為98％以上，所述氧化鋁基陶瓷在垂直于加壓方向的面上的維氏硬度為18～23GPa，在弦切面中心處的維氏硬度為17～21GPa。

3.根據權利要求1所述的織構化碳化硅晶須增韌的氧化鋁基陶瓷，其特征在于，所述溶劑為乙醇、丙酮或去離子水；所述球磨介質為氧化鋁球或碳化硅球；所述球磨的轉速為100～300r/min，所述球磨的時間為4～24h。

4.根據權利要求1所述的織構化碳化硅晶須增韌的氧化鋁基陶瓷，其特征在于，所述的氧化鋁粉的粒徑為1～3μm，純度為98～100wt.％；所述MgO或Y₂O₃粉的純度為99～99.9wt.％，所述MgO或Y₂O₃粉的粒徑為0.2～1μm。

5.根據權利要求1所述的織構化碳化硅晶須增韌的氧化鋁基陶瓷，其特征在于，所述碳化硅晶須和氧化鋁粉的體積比為(4.5～55)：(54.5～94.5)。

6.根據權利要求1所述的織構化碳化硅晶須增韌的氧化鋁基陶瓷，其特征在于，所述燒結助劑占粉體總質量的0.3～1.5％。

7.根據權利要求1所述的織構化碳化硅晶須增韌的氧化鋁基陶瓷，其特征在于，所述生坯的外徑為10～100mm，高度為3～80mm，外徑與內徑的比值為1.25～2。

8.根據權利要求1所述的織構化碳化硅晶須增韌的氧化鋁基陶瓷，其特征在于，所述升溫的速率為10～150℃/min，所述保溫的時間為20～120min，所述降溫的速率為10～150℃/min。

9.根據權利要求1-8任一項所述的織構化碳化硅晶須增韌的氧化鋁基陶瓷的制備方法，其特征在于，包括如下具體步驟：

S1.將氧化鋁粉、碳化硅晶須、燒結助劑MgO或Y₂O₃，加入溶劑和球磨介質，進行球磨混合后干燥，得到混合粉體；

S2.將混合粉體分散于熱石蠟中，并趁熱倒入模具中，鑄造成所需形狀的鑄件；

S3.常溫下對上述鑄件施加軸向的壓力為10～100MPa，鑄件在高壓下沿中心變形，形成晶須徑向排列的織構化擠壓件；

S4.常壓下在100～250℃對織構化擠壓件進行排膠，將石蠟完全揮發，得到生坯；

S5.將生坯裝入石墨模具中，并置于熱壓燒結爐或放電等離子燒結爐中，在氬氣氣氛保護下，軸向加壓為20～50MPa，升溫至1500～1800℃保溫，此后降溫至500～600℃，并隨爐冷卻至室溫，制得織構化碳化硅晶須增韌的氧化鋁基陶瓷。

10.權利要求1-8任一項所述的織構化碳化硅晶須增韌的氧化鋁基陶瓷在切削刀具領域中的應用。