[發明專利]一種具有裂紋愈合能力的陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202011181198.X
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112279653B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 肖光春;張帥;陳照強;許崇海;衣明東;張靜婕
• 申請（專利權）人: 齊魯工業大學
• 主分類號: C04B35/584
• 分類號: C04B35/584;C04B35/622;C04B35/63;C04B35/64
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 王志坤

1.一種具有裂紋愈合能力的陶瓷刀具材料，其特征在于，制備原料按照體積百分數其組成為α-Si₃N₄ 60-80%，TiC 5-15%，ZrSi₂ 5-20%，Al₂O₃ 3-7%，Y₂O₃ 5-7%；

α-Si₃N₄粉體平均粒徑為0.5-1 μm；

TiC粉體平均粒徑為0.5-1 μm；

ZrSi₂粉體平均粒徑為1-3 μm；

Al₂O₃粉體平均粒徑為0.5-2 μm；Y₂O₃粉體平均粒徑為0.1-0.5 μm；

愈合裂紋的方法為：將裂紋試樣在高溫空氣爐中進行熱處理，熱處理溫度600℃，保溫30min。

2.如權利要求1所述具有裂紋愈合能力的陶瓷刀具材料，其特征在于，按照體積百分數其組成為：α-Si₃N₄ 65-75%， TiC 10%，ZrSi₂ 5-15%，Al₂O₃ 4%，Y₂O₃ 6%；各組分之和為100%。

3.權利要求1所述具有裂紋愈合能力的陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）按比例稱取α-Si₃N₄、TiC和ZrSi₂粉體，分別加入適量的無水乙醇為分散介質，超聲分散并機械攪拌15-25 min，制得α-Si₃N₄懸浮液，TiC懸浮液和ZrSi₂懸浮液；

（2）將上述三種懸浮液混合得到復相懸浮液；

（3）稱取α-Si₃N₄重量的1-4 wt%的分散劑，以無水乙醇溶解后加入復相懸浮液中然后按比例添加Al₂O₃和Y₂O₃粉體，超聲分散并機械攪拌20-40 min；

（4）將步驟（3）所得的最終懸浮液倒入球磨罐，按照球料重量比10:1加入球磨球，在保護氣氛下進行球磨48 h；

（5）將步驟（4）得到的球磨液在真空干燥箱80-120℃下干燥12-24 h，然后經100-120目篩過篩，得到混合粉料，密封保存備用；

（6）將步驟（5）得到的混合粉料裝入石墨模具中，經冷壓成型后放入放電等離子燒結爐中進行放電等離子燒結。

4.如權利要求3所述具有裂紋愈合能力的陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于，步驟（3）所述分散劑為聚乙二醇6000。

5.如權利要求3所述具有裂紋愈合能力的陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于，步驟（4）所述球磨球為硬質合金小球YG6或YG8，保護氣氛為氮氣。

6.如權利要求3所述具有裂紋愈合能力的陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于步驟（6）所述放電等離子燒結參數：升溫速率：在1300℃之前，90-110℃/min，高于1300℃，30-50℃/min；燒結溫度1700-1750℃；保溫時間20-35 min，分別在1600℃和達到燒結溫度后保溫10-17 min；軸向壓力25-35 MPa。