一种二硼化钛基纳米复合刀具材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种二硼化钛基纳米复合刀具材料及制备方法，以二硼化钛为基料，采用纳米氧化物陶瓷及纳米碳化物陶瓷作为烧结助剂，协同发挥缺陷强化烧结与液相强化烧结作用；碳化硅晶须掺杂石墨烯作为协同强韧化相，石墨烯具有较大的比表面积，为碳化硅晶须及纳米复相陶瓷提供负载体，而碳化硅晶须分布在石墨烯表面，可起到石墨烯聚集阻隔剂的作用，从而显著增大碳化硅晶须‑石墨烯与材料基体的接触面积且相容性好，形成碳化硅晶须/石墨烯/纳米复相陶瓷/二硼化钛基体界面，引入基于多元多尺度强弱混杂界面调控的协同强韧化机理，得到高致密、高性能的二硼化钛基纳米复合刀具材料；制备得到的抗弯强度、维氏硬度和断裂韧性力学性能大大提高。

A titanium diboride based nanocomposite tool material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种二硼化钛基纳米复合刀具材料及制备方法
本专利技术属于材料科学
，具体涉及一种二硼化钛基纳米复合刀具材料及制备方法。
技术介绍
随着科技的发展，铝合金、高温合金以及超高强度钢等难加工材料在航空航天、兵器等领域应用越来越广泛，但这些难加工材料存在切削力大、切削温度高、刀具磨损严重等问题，一直是切削加工的难题。TiB2基陶瓷刀具材料具有较好的的耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性及导热性能，在高速切削超高强度钢等发热量大、硬度高的难加工材料方面具有优于传统陶瓷刀具的切削性能和刀具寿命，符合绿色加工理念。TiB2基陶瓷刀具材料的致密化与强韧化已成为制约TiB2基陶瓷刀具发展的最主要原因。TiB2是一种高熔点碳化物(2980℃)，在无金属粘结相存在的条件下，利用真空烧结、热压烧结等传统烧结方法很难获得致密的TiB2基陶瓷，虽然热等静压烧结(HIP)、放电等离子烧结(SPS)等先进烧结技术可在一定程度上提高TiB2基陶瓷致密度，但成本较高且效果不甚理想。强韧化方面则以传统的组分强韧化方法为主，通过颗粒弥散强韧化、相变强韧化、晶须或纤维强韧化以及协同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二硼化钛基纳米复合刀具材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1)、按质量百分比计取以下原料：纳米碳化物陶瓷：2.5％～7.5％，纳米氧化物陶瓷：2.5％～7.5％，石墨烯：0.1～0.5，碳化硅晶须：0.5％～5％，其余为二硼化钛；/n2)、将石墨烯和碳化硅晶须混合均匀得到石墨烯-碳化硅晶须杂化悬浮液；/n3)、将纳米碳化物陶瓷和纳米氧化物陶瓷混合分散均匀得到纳米陶瓷悬浮液；/n4)、将二硼化钛加入纳米陶瓷悬浮液中混合均匀得到纳米复合粉体悬浮液，然后将石墨烯-碳化硅晶须杂化悬浮液加入纳米复合粉体悬浮液中进行超声分散得到混合悬浮液A，然后对混合悬浮液A球磨后干燥过筛即可得到二硼化钛...

【技术特征摘要】
1.一种二硼化钛基纳米复合刀具材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、按质量百分比计取以下原料：纳米碳化物陶瓷：2.5％～7.5％，纳米氧化物陶瓷：2.5％～7.5％，石墨烯：0.1～0.5，碳化硅晶须：0.5％～5％，其余为二硼化钛；
2)、将石墨烯和碳化硅晶须混合均匀得到石墨烯-碳化硅晶须杂化悬浮液；
3)、将纳米碳化物陶瓷和纳米氧化物陶瓷混合分散均匀得到纳米陶瓷悬浮液；
4)、将二硼化钛加入纳米陶瓷悬浮液中混合均匀得到纳米复合粉体悬浮液，然后将石墨烯-碳化硅晶须杂化悬浮液加入纳米复合粉体悬浮液中进行超声分散得到混合悬浮液A，然后对混合悬浮液A球磨后干燥过筛即可得到二硼化钛基纳米复合刀具材料粉体；
5)、将二硼化钛基纳米复合刀具材料粉体放入模具、铺平、压制成型得到模坯初体，然后将模坯初体在炉体内烧结即可得到二硼化钛基纳米复合刀具材料。


2.根据权利要求1所述的一种二硼化钛基纳米复合刀具材料制备方法，其特征在于，将石墨烯加入分散介质和分散剂中混合均匀得到石墨烯悬浮液，然后调节石墨烯悬浮液pH值为7-10，将调节pH值后的石墨烯悬浮液在70-90℃水浴加热超声分散30-90min；然后将碳化硅晶须加入到超声分散后的石墨烯悬浮液中，继续超声分散30-90min制得石墨烯-碳化硅晶须杂化悬浮液。


3.根据权利要求2所述的一种二硼化钛基纳米复合刀具材料制备方法，其特征在于，分散介质采用去离子水、无水乙醇、二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮中一种或几种；分散剂采用聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、十八烷基二甲基苄基氯化铵和十二烷基苯磺酸钠中的一种或几种，分散剂的加入量为石墨烯质量的50-100％。


4.根据权利要求1所述的一种二硼化钛基纳米复合刀具材料制备方法，其特征在于，将纳米碳化物陶瓷和纳米氧化物陶瓷在分散介质和分散剂中充分混合均匀；将纳米碳化物陶瓷加入分散介质和分散剂中分散，得到纳米碳化物陶瓷悬浮液；同理得到纳米氧化物陶瓷悬浮液，然后将纳米氧化物陶瓷悬浮液和纳米碳化物陶瓷悬浮液混合分散均匀得到纳米陶瓷悬浮...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙加林，皇志富，闫柯，陈飞，坚永鑫，杨贺杰，李博，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61