高韧性陶瓷刀具的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种高韧性陶瓷刀具的生产方法，包括：步骤(1)将粉体原料进行预压成型；步骤(2)将预压成型得到的产品进行低温热处理；步骤(3)将低温热处理得到的产品进行热压振动烧结，热压振动烧结的温度从1100℃上升至1700℃，待温度升高至1700℃时，第一压力从80MPa上升至100MPa，并且第一压力在100MPa时再持续烧结20min；之后保持第一压力不变，将温度降低至1100℃，降低至1100℃时，静置3～5min，再升温至1700℃；在热压振动烧结过程中，再持续施加第二压力，频率为10～15次/s。本发明专利技术所述的高韧性陶瓷刀具的生产方法所制得的陶瓷刀具的强度更高，不易断裂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高韧性陶瓷刀具的生产方法。
技术介绍
与别的刀具材料相比，陶瓷刀具最显著的缺点就是断裂韧性不足，抗弯曲强度和抗热冲击性能较差，当切削温度发生变化时，容易产生裂纹。作为评价其抗破损能力的重要指标之一，陶瓷需要通过适当的手段提高其硬度、抗弯强度及断裂韧性，而在进行民用的陶瓷刀具用品时，陶瓷刀具和餐具的其它形式很容易崩裂，缺角，陶瓷刀具材料的断裂韧性更为重要。
技术实现思路
本专利技术设计开发了一种高韧性陶瓷刀具的生产方法，制得的陶瓷刀具的强度更高，不易断裂。本专利技术提供的技术方案为：一种高韧性陶瓷刀具的生产方法，包括：步骤(1)将粉体原料进行预压成型，粉体原料由按质量份数计的以下组分组成：氧化锆92～95份，氧化钇5～6份，稀土氧化物4～6份；步骤(2)将预压成型得到的产品进行低温热处理，将温度从600℃～650℃升温至低温热处理的设定温度，升温速率为15～25℃/h，低温热处理的设定温度为1000～1100℃，在低温热处理的设定温度下施加恒定压力50MPa，施加时间为10min；步骤(3)将低温热处理得到的产品进行热压振动烧结，热压振动烧结的温度从1100℃上升至1700℃，升温速率为30～50℃/h，待温度升高至1700℃时，第一压力从80MPa上升至100MPa，且升压速率为2MPa/min，并且第一压力在100MPa时再持续烧结20min；之后保持第一压力不变，将温度降低至1100℃，降温速率为50℃/min，降低至1100℃时，静置3～5min，再升温至1700℃；在热压振动烧结过程中，再持续施加第二压力，该第二压力的变化幅度为20MPa，频率为10～15次/s。优选的是，所述的高韧性陶瓷刀具的生产方法中，所述步骤(1)中，粉体原料由按质量份数计的以下组分组成：氧化锆95份，氧化钇6份，稀土氧化物6份。优选的是，所述的高韧性陶瓷刀具的生产方法中，所述低温热处理的温度为1100℃。优选的是，所述的高韧性陶瓷刀具的生产方法中，所述步骤(3)中，升温速率为35℃/h。优选的是，所述的高韧性陶瓷刀具的生产方法，还包括：步骤(4)将热压振动烧结得到的产品进行打磨。本专利技术所述的高韧性陶瓷刀具的生产方法所制得的陶瓷刀具的强度更高，不易断裂。具体实施方式下面对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。本专利技术提供一种高韧性陶瓷刀具的生产方法，包括：步骤(1)将粉体原料进行预压成型，粉体原料由按质量份数计的以下组分组成：氧化锆92～95份，氧化钇5～6份，稀土氧化物4～6份。步骤(2)将预压成型得到的产品进行低温热处理，将温度从600℃～650℃升温至低温热处理的设定温度，升温速率为15～25℃/h，低温热处理的设定温度为1000～1100℃，在低温热处理的设定温度下施加恒定压力50MPa，施加时间为10min。步骤(3)将低温热处理得到的产品进行热压振动烧结，热压振动烧结的温度从1100℃上升至1700℃，升温速率为30～50℃/h，待温度升高至1700℃时，第一压力从80MPa上升至100MPa，且升压速率为2MPa/min，并且第一压力在100MPa时再持续烧结20min；之后保持第一压力不变，将温度降低至1100℃，降温速率为50℃/min，降低至1100℃时，静置3～5min，再升温至1700℃；在热压振动烧结过程中，再持续施加第二压力，该第二压力的变化幅度为20MPa，频率为10～15次/s。本专利技术在低温热处理阶段，采用了逐渐升温的方式，并且在温度达到设定值，还短时间施加第一压力，这都有助于物料内部的开放式气孔的消失，从而使最终获得的陶瓷刀具的内部结构更致密。本专利技术中，在热压振动烧结过程中采用阶梯式升温方式，且温度的起始点与低温热处理的温度接近，甚至一致。这有助于促使物料在微观层面逐渐达到平衡，从而使最终制得的陶瓷刀具的内部结构中各组分的界面之间分布更均匀；另外，在热压的后半阶段，逐渐升温的过程更有利于物料内的气孔的收缩。另外，本专利技术在热压烧结过程中，在温度升高至最高时，将第一压力逐渐从80MPa升高到100MPa，且控制升压速率在一定值。在最高温度下，将第一压力逐渐增加，可以促使不同组分之间的界面结合更紧密。在达到100MPa时，再持续烧结20min，有助于组分之间结合紧密。之后，将温度迅速降低至1100℃，有助于破坏物料内部气孔的平衡，从而使封闭气孔更容易被排除。热压振动烧结过程中所另外施加的第二压力，其变化幅度和变化频率经过设计，可以使热压后半阶段存在于物料内部的封闭气孔被排除。本专利技术所制得的陶瓷刀具的强度高，韧性强，其硬度可以达到14.8GPa，断裂韧性可以达到15以上，抗弯强度可以达到2094MPa。优选的是，所述的高韧性陶瓷刀具的生产方法中，所述步骤(1)中，粉体原料由按质量份数计的以下组分组成：氧化锆95份，氧化钇6份，稀土氧化物6份。优选的是，所述的高韧性陶瓷刀具的生产方法中，所述低温热处理的温度为1100℃。优选的是，所述的高韧性陶瓷刀具的生产方法中，所述步骤(3)中，升温速率为35℃/h。优选的是，所述的高韧性陶瓷刀具的生产方法，还包括：步骤(4)将热压振动烧结得到的产品进行打磨。尽管本专利技术的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本专利技术的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本专利技术并不限于特定的细节。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高韧性陶瓷刀具的生产方法，其特征在于，包括：步骤(1)将粉体原料进行预压成型，粉体原料由按质量份数计的以下组分组成：氧化锆92～95份，氧化钇5～6份，稀土氧化物4～6份；步骤(2)将预压成型得到的产品进行低温热处理，将温度从600℃～650℃升温至低温热处理的设定温度，升温速率为15～25℃/h，低温热处理的设定温度为1000～1100℃，在低温热处理的设定温度下施加恒定压力50MPa，施加时间为10min；步骤(3)将低温热处理得到的产品进行热压振动烧结，热压振动烧结的温度从1100℃上升至1700℃，升温速率为30～50℃/h，待温度升高至1700℃时，第一第一压力从80MPa上升至100MPa，且升压速率为2MPa/min，并且第一第一压力在100MPa时再持续烧结20min；之后保持第一压力不变，将温度降低至1100℃，降温速率为50℃/min，降低至1100℃时，静置3～5min，再升温至1700℃；在热压振动烧结过程中，再持续施加第二压力，该第二压力的变化幅度为20MPa，频率为10～15次/s。

【技术特征摘要】
1.一种高韧性陶瓷刀具的生产方法，其特征在于，包括：步骤(1)将粉体原料进行预压成型，粉体原料由按质量份数计的以下组分组成：氧化锆92～95份，氧化钇5～6份，稀土氧化物4～6份；步骤(2)将预压成型得到的产品进行低温热处理，将温度从600℃～650℃升温至低温热处理的设定温度，升温速率为15～25℃/h，低温热处理的设定温度为1000～1100℃，在低温热处理的设定温度下施加恒定压力50MPa，施加时间为10min；步骤(3)将低温热处理得到的产品进行热压振动烧结，热压振动烧结的温度从1100℃上升至1700℃，升温速率为30～50℃/h，待温度升高至1700℃时，第一第一压力从80MPa上升至100MPa，且升压速率为2MPa/min，并且第一第一压力在100MPa时再持续烧结20mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭展忠，
申请(专利权)人：彭展忠，
类型：发明
国别省市：广西;45