原位生长碳氮化钛晶须增韧氧化铝基陶瓷刀具材料粉末及其制备工艺制造技术

本发明专利技术涉及到复相陶瓷粉末及其制备工艺，尤其是一种用于制备高性能原位生长碳氮化钛晶须增韧氧化铝基陶瓷刀具材料粉末及其制备工艺。材料成分为（重量比％）：ＴｉＯ↓［２］２８．７％－４６．２％；Ｃ１２．９％－２０．８％；Ｎｉ１．１％－１．７％；ＮａＣｌ７．０％－１６．９％；Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］余量。该工艺是将按比例配制的能够生成碳氮化钛晶须的先驱体，加无水乙醇于缸式球磨机中用不锈钢球混合２４小时，混匀后将此混合料放入真空干燥箱中干燥，干燥后用１００目筛筛选，所得的复合粉末按比例与α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］颗粒混合均匀后，装入石墨容器中，在Ｎ↓［２］气氛保护和１２５０℃－１６００℃温度条件下，保温９０ｍｉｎ－１８０ｍｉｎ合成。本工艺生长的碳氮化钛晶须，能随先驱体粉末在基体粉末中的均匀分布，极大的提高了刀具材料的断裂韧性、抗弯强度及弹性模量。工艺简单，成本低廉，环境污染轻。

In situ growth titanium carbonitride whisker toughened alumina based ceramic cutter material powder and preparation process thereof

The invention relates to a composite ceramic powder and a preparation process thereof, in particular to a powder material used for preparing high-performance in-situ carbon nitride titanium whisker toughened alumina based ceramic cutter material and a preparation process thereof. The material component is (wt%): TiO: 2 28.7%46.2%; C12.9%20.8%; Ni1.1%1.7%; NaCl7.0%16.9%; Al: 2 O: 3 allowance. The process is in proportion to the precursor formation of carbon titanium nitride whisker, adding ethanol to cylinder type ball mill with stainless steel ball mixed 24 hours after mixing the mixture into a vacuum drying box for drying, drying with 100 mesh sieve screening, composite powder obtained in proportion with alpha Al case 2: O 3 particles are evenly mixed into the graphite container, in N: 2 and 1250 DEG C 1600 atmosphere temperature, heat preservation 90min180min synthesis. The titanium carbonitride whiskers grown in this process can uniformly distribute the precursor powders in the matrix powder, which greatly improves the fracture toughness, flexural strength and modulus of elasticity of the tool materials. The utility model has the advantages of simple process, low cost and light environmental pollution.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到复相陶瓷粉末及其制备工艺，尤其是一种用于制备高性能原位生长碳氮化钛晶须增韧氧化铝基陶瓷刀具材料粉末及其制备工艺。
技术介绍
结构陶瓷材料具有高硬度、高耐磨性、高化学稳定性和耐高温等优点，但是陶瓷材料所固有的脆性限制了它的应用。适量添加具有较高弹性模量的晶须能够大大提高陶瓷材料的断裂韧性和抗弯强度。传统工艺制备晶须增韧陶瓷刀具材料粉末一般采用外部添加适量晶须和机械混合的方式。传统制备工艺存在工艺复杂、晶须易团聚、晶须价格昂贵、污染环境以及危害人体健康等缺点。本制备工艺可保证，晶须在生长的同时，随先驱体粉末均匀分布在基体粉末中，因此可以克服传统制备工艺的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是为制备力学性能优良的原位生长晶须增韧氧化铝基陶瓷刀具材料提供一种高品质、价格低廉的复相陶瓷粉末及其制备工艺，用以替代传统外部添加晶须增韧陶瓷刀具材料粉末及其制备工艺，从而简化工艺、提高品质、降低成本和减少环境污染等。本专利技术的基本构思是以α-Al2O3颗粒为基体，加入能够原位生成晶须的先驱体复合粉末，然后在合适的生长温度和保温时间下，合成具有一定碳氮化钛晶须体积含量的氧化铝基复相陶瓷粉末，作为制备高性能晶须增韧陶瓷刀具材料的原料。原位生长碳氮化钛晶须增韧氧化铝基陶瓷刀具材料粉末，其原料由α-Al2O3和能够生成碳氮化钛晶须的先驱体粉末组成；材料成分为(重量比％)TiO228.7％-46.2％；C 12.9％-20.8％；Ni 1.1％-1.7％；NaCl 7.0％-16.9％；Al2O3余量。生成后的碳氮化钛(主要由晶须组成并混杂少量颗粒)在氧化铝基复相陶瓷粉末中的重量含量为30％-80％。原位生长碳氮化钛晶须增韧氧化铝基陶瓷刀具材料粉末的的制备工艺，主要是晶须原位生长工艺。该工艺是将按比例配制的能够生成碳氮化钛晶须的先驱体，加无水乙醇于缸式球磨机中用不锈钢球混合24小时，混匀后将此混合料放入真空干燥箱中干燥，干燥后用100目筛筛选，所得的复合粉末按比例与α-Al2O3颗粒混合均匀后，装入石墨容器中，在N2气氛保护和1250℃-1600℃温度条件下，保温90min-180min合成。本专利技术构思新颖，通过直接在氧化铝基体中生长具有高弹模量、能够大幅度提高氧化铝基陶瓷刀具材料断裂韧性和抗弯强度的碳氮化钛晶须，使晶须能随先驱体粉末在基体粉末中的均匀分布，从而简化工艺、提高品质、降低成本和减轻环境污染等。(四)实施例按实施例附表中所列的组成成份，将先驱体粉末稀浆(加无水乙醇)于缸式球磨机中用不锈钢球混合24小时，混匀后将此混合料放入真空干燥箱中干燥，干燥后用100目筛筛选，装入带盖的石墨容器中，盖上钻有小孔，孔径2-5mm，均匀分布，总面积占盖面积的5％-50％。在氮气气氛保护下，升温至实施例附表中所列的温度，保温90min后，即可得到预定碳氮化钛含量的Al2O3基复相陶瓷粉末，其中碳氮化钛主要由晶须组成并混杂少量颗粒。实施例附表 *注合成粉末中的TiCxN1-x主要由晶须组成，并混杂少量的颗粒，x＝0.2-0.权利要求1.原位生长碳氮化钛晶须增韧氧化铝基陶瓷刀具材料粉末，由α-Al2O3和能够生成碳氮化钛晶须的先驱体粉末组成，其特征为材料成分为(重量比％)TiO228.7％-46.2％；C 12.9％-20.8％；Ni 1.1％-1.7％；NaCl 7.0％-16.9％；Al2O3余量。2.制备权利要求1所述的原位生长碳氮化钛晶须增韧氧化铝基陶瓷材料复相粉末的制备工艺，其特征为该工艺是将按比例配制的能够生成碳氮化钛晶须的先驱体，加无水乙醇于缸式球磨机中用不锈钢球混合24小时，混匀后将此混合料放入真空干燥箱中干燥，干燥后用100目筛筛选，所得的复合粉末按比例与α-Al2O3颗粒混合均匀后，装入石墨容器中，在N2气氛保护和1250℃-1600℃温度条件下，保温90min-180min合成。全文摘要本专利技术涉及到复相陶瓷粉末及其制备工艺，尤其是一种用于制备高性能原位生长碳氮化钛晶须增韧氧化铝基陶瓷刀具材料粉末及其制备工艺。材料成分为(重量比％)TiO文档编号C04B35/81GK101054290SQ20061004359公开日2007年10月17日 申请日期2006年4月14日 优先权日2006年4月14日专利技术者黄传真, 刘炳强, 刘含莲, 刘战强, 艾兴 申请人:山东大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
原位生长碳氮化钛晶须增韧氧化铝基陶瓷刀具材料粉末，由α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］和能够生成碳氮化钛晶须的先驱体粉末组成，其特征为材料成分为（重量比％）：ＴｉＯ↓［２］２８．７％－４６．２％；Ｃ１２．９％－２０．８％；Ｎｉ１．１％－ １．７％；ＮａＣｌ７．０％－１６．９％；Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］余量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄传真，刘炳强，刘含莲，刘战强，艾兴，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]