一种复合陶瓷刀具材料及其制备方法技术

一种复合陶瓷刀具材料及其制备方法，材料含有成分及体积百分数为Al2O3：80～90％，ZrO2：5～15％，cBN：3～10％，三者体积百分数之和为100％；方法：1)准备取Al2O3粉末、ZrO2粉末和cBN粉末；2)将柠檬酸铵和/或聚丙烯酸氨，溶于水制成分散剂溶液；3)将Al2O3粉末、ZrO2粉末、cBN粉末和分散剂溶液，球磨混料后，干燥，制得的混合粉末；4)将混合粉末，在真空或惰性气体气氛下热压烧结，制得Al2O3‑ZrO2‑cBN复合陶瓷刀具材料。本发明专利技术方法添加ZrO2和cBN起到增韧的作用；添加少量的cBN避免了烧结需要的高温高压条件；通过分散剂的选取，解决了混料过程中纳米尺寸粉末的团聚问题；制备的材料中氧化锆全部为四方相，氮化硼仍保持立方相。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于陶瓷刀具材料
，具体涉及一种复合陶瓷刀具材料及其制备工艺。
技术介绍
近年来，陶瓷和立方氮化硼等刀具材料的使用比例正在逐年增加，这一方面是由于高速钢、硬质合金等刀具无法满足淬火钢、高温合金等难加工材料的加工需求；另一方面，陶瓷刀具和立方氮化硼具有优异的高温硬度和化学稳定性，使得其在切削加工中具有独特的优势。Al2O3具有优异的室温和高温硬度，耐磨性和抗氧化性，使得Al2O3成为应用最广泛的陶瓷刀具材料之一。然而，较低的断裂韧性导致其在切削过程中容易产生崩刀，较低的导热性会造成切削区域温度过高而影响工件表面质量，因而大大限制了其发展。因此，提高氧化铝基陶瓷刀具的韧性和导热性是研发新型陶瓷刀具材料要解决的主要问题。众说周知，t-ZrO2因其特有的四方相向单斜相的转变，发生体积膨胀，以阻止裂纹的扩展，能明显起到增韧的作用。但ZrO2的硬度偏低，会造成ZrO2增韧Al2O3的复合材料的硬度降低，耐磨性下降。cBN具有仅次于金刚石的超高硬度、耐磨性和导热性，并且其高温稳定性远强于金刚石，因而cBN在短短几十年的时间就得到迅速的发展。但由于cBN的强共价键，使得cBN刀具材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合陶瓷刀具材料，其特征在于，含有成分及其体积百分数为Al2O3：80～90％，ZrO2：5～15％，cBN：3～10％，Al2O3、ZrO2和cBN的体积百分数之和为100％。

【技术特征摘要】
1.一种复合陶瓷刀具材料，其特征在于，含有成分及其体积百分数为Al2O3：80～90％，ZrO2：5～15％，cBN：3～10％，Al2O3、ZrO2和cBN的体积百分数之和为100％。2.根据权利要求1所述的复合陶瓷刀具材料，其特征在于，所述复合陶瓷刀具材料的相对密度为99.0～99.6％，硬度为19～22GPa，抗弯强度为520～710MPa，断裂韧性为8～11MPa·m1/2。3.根据权利要求1所述的复合陶瓷刀具材料，其特征在于，其微观组织中，氧化锆全部为四方相，氮化硼为立方相。4.权利要求1所述的复合陶瓷刀具材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，准备原料粉末：按复合陶瓷刀具材料的成分，称取Al2O3粉末、ZrO2粉末和cBN粉末；其中，Al2O3粉末粒度为0.08～0.15μm；ZrO2粉末粒度为0.02～0.08μm；cBN粉末粒度为0.1～5μm；步骤2，配置分散剂溶液：将柠檬酸铵和/或聚丙烯酸氨，溶于水中制成分散剂溶液；其中：柠檬酸铵占粉末质量和的0.2～0.6％，聚丙烯酸铵占粉末质量和的0.15～0.7％；步骤3，制备Al2O3-ZrO2-cBN的混合粉末：(1)将Al2O3粉末、Zr...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙旭东，张梦雯，修稚萌，李继光，李晓东，霍地，张牧，刘绍宏，朱琦，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21