一种刀具用复合陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种刀具用复合陶瓷材料及其制备方法，该材料的组成按质量百分比为：TiC为25～30％、石墨烯为0.1～1％、MgO为0.5～1％、Mo为2～4％、Ni为1.5～5％、Y

【技术实现步骤摘要】
一种刀具用复合陶瓷材料及其制备方法
本专利技术属于刀具制备
，具体涉及一种刀具用复合陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
随着切削加工技术的发展，各种高硬度和高强度材料的使用日益增多，如淬硬钢、高温合金、超高强度钢及高耐磨铸铁等，但这些材料通常采用磨削加工的方式，存在加工效率低、制品简单、污染大等缺陷。高速干式切削具有高效率、低成本、污染小等优点，逐渐成为了现代加工技术的主流。然而高速干式切削增加了刀具与工件之间的摩擦和粘结，会加速材料磨损，严重影响刀具的使用寿命，因此对刀具材料提出了较高的要求。陶瓷刀具具备出色的物理化学性能，其相对低廉的制造成本更使其在高速切削领域显示出强劲的竞争力。氧化铝基陶瓷刀具因为适宜加工高耐磨铸铁、淬硬钢和合金钢等材料，应用最为广泛，市场占有率较高，但陶瓷自身的缺点如较高的脆性极大的限制了此类刀具的广泛应用。因此在保证氧化铝陶瓷刀具材料原有优异力学性能的基础上，提高刀具的断裂韧性成为研究的热点。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术目的是提供一种刀具用复合陶瓷材料及其制备方法，解决了陶瓷刀具材料断裂韧性低的问题。技术方案：本专利技术一种刀具用复合陶瓷材料，该材料的组成按质量百分比为：TiC为25～30％、石墨烯为0.1～1％、MgO为0.5～1％、Mo为2～4％、Ni为1.5～5％、Y2O3为0.5～0.8％，其余均为Al2O3。进一步的，所述Al2O3为0.5～0.8μm的Al2O3粉末，其纯度为99.9％。进一步的，所述TiC为0.3～0.6μm的粉末，纯度为99.9％。进一步的，所述石墨烯为石墨烯纳米片。本专利技术还包括一种刀具用复合陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照权利要求1中的质量百分比进行配料；(2)将上述配料进行混合，球磨，将球磨混合好的浆料放入真空干燥箱中进行干燥，干燥之后的粉料用100～200目分样筛过筛；(3)将过筛之后的混合粉料压制成坯；(4)放入真空烧结炉中烧结，得到刀具用复合陶瓷材料。进一步的，所述步骤(2)中球磨介质为无水乙醇，磨球为氧化铝。进一步的，所述步骤(2)中球磨转速为750～800r/min，时间为36～48h，球料比8：1。进一步的，所述步骤(2)中真空干燥的温度为100～150℃。进一步的，所述步骤(3)中压力为100～150MPa。进一步的，所述步骤(4)中烧结方式为：将真空烧结炉温度加热到700～800℃，保温15～20min；再将真空烧结炉加热到1500～1600℃，保温15～20min；最后加热到1700～1800℃，保温1～1.5h。本专利技术有益效果在于：本专利技术通过TiC抑制晶粒长大，使微观组织均匀细小，提高材料的强度和断裂韧性；加入Mo和Ni，材料颗粒的流动性和致密化得到提高，提高刀具材料的力学性能；Mg0在烧结过程中在晶界处发生固化反应，减少晶界处的扩散速度，晶粒的生长受到抑制，有利于材料晶粒的细化和致密度的提升，整体提升复合陶瓷刀具材料的力学性能。具体实施例下面结合实施例对本专利技术做进一步描述：实施例1一种刀具用复合陶瓷材料，该材料的组成按质量百分比为：TiC为25％、石墨烯为0.1％、MgO为0.5％、Mo为2％、Ni为1.5％、Y2O3为0.5％，其余均为Al2O3，其中Al2O3为0.5μm的Al2O3粉末，其纯度为99.9％，TiC为0.3μm的粉末，纯度为99.9％，石墨烯为石墨烯纳米片。所述的刀具用复合陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照该材料的质量百分比进行配料；(2)将上述配料进行混合，球磨，球磨介质为无水乙醇，磨球为氧化铝，球磨转速为750r/min，时间为36h，球料比8：1，将球磨混合好的浆料放入真空干燥箱中进行干燥，真空干燥的温度为100℃，干燥之后的粉料用100目分样筛过筛；(3)将过筛之后的混合粉料压制成坯，压力为100MPa；(4)放入真空烧结炉中烧结，其中烧结方式为：将真空烧结炉温度加热到700℃，保温15min；再将真空烧结炉加热到1500℃，保温15min；最后加热到1700℃，保温1h，得到刀具用复合陶瓷材料。实施例2一种刀具用复合陶瓷材料，该材料的组成按质量百分比为：TiC为28％、石墨烯为0.5％、MgO为0.8％、Mo为3％、Ni为3.2％、Y2O3为0.6％，其余均为Al2O3，其中Al2O3为0.6μm的Al2O3粉末，其纯度为99.9％，TiC为0.5μm的粉末，纯度为99.9％，石墨烯为石墨烯纳米片。所述的刀具用复合陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照该材料的质量百分比进行配料；(2)将上述配料进行混合，球磨，球磨介质为无水乙醇，磨球为氧化铝，球磨转速为780r/min，时间为42h，球料比8：1，将球磨混合好的浆料放入真空干燥箱中进行干燥，真空干燥的温度为120℃，干燥之后的粉料用150目分样筛过筛；(3)将过筛之后的混合粉料压制成坯，压力为120MPa；(4)放入真空烧结炉中烧结，其中烧结方式为：将真空烧结炉温度加热到750℃，保温18min；再将真空烧结炉加热到1550℃，保温18min；最后加热到1750℃，保温1.3h，得到刀具用复合陶瓷材料。实施例3一种刀具用复合陶瓷材料，该材料的组成按质量百分比为：TiC为30％、石墨烯为1％、MgO为1％、Mo为4％、Ni为5％、Y2O3为0.8％，其余均为Al2O3，其中Al2O3为0.8μm的Al2O3粉末，其纯度为99.9％，TiC为0.6μm的粉末，纯度为99.9％，石墨烯为石墨烯纳米片。所述的刀具用复合陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照该材料的质量百分比进行配料；(2)将上述配料进行混合，球磨，球磨介质为无水乙醇，磨球为氧化铝，球磨转速为800r/min，时间为48h，球料比8：1，将球磨混合好的浆料放入真空干燥箱中进行干燥，真空干燥的温度为150℃，干燥之后的粉料用200目分样筛过筛；(3)将过筛之后的混合粉料压制成坯，压力为150MPa；(4)放入真空烧结炉中烧结，其中烧结方式为：将真空烧结炉温度加热到800℃，保温20min；再将真空烧结炉加热到1600℃，保温20min；最后加热到1800℃，保温1.5h，得到刀具用复合陶瓷材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刀具用复合陶瓷材料，其特征在于，该材料的组成按质量百分比为：TiC为25～30％、石墨烯为0.1～1％、MgO为0.5～1％、Mo为2～4％、Ni为1.5～5％、Y

【技术特征摘要】
1.一种刀具用复合陶瓷材料，其特征在于，该材料的组成按质量百分比为：TiC为25～30％、石墨烯为0.1～1％、MgO为0.5～1％、Mo为2～4％、Ni为1.5～5％、Y2O3为0.5～0.8％，其余均为Al2O3。


2.根据权利要求1所述的一种刀具用复合陶瓷材料，其特征在于：所述Al2O3为0.5～0.8μm的Al2O3粉末，其纯度为99.9％。


3.根据权利要求1所述的一种刀具用复合陶瓷材料，其特征在于：所述TiC为0.3～0.6μm的粉末，纯度为99.9％。


4.根据权利要求1所述的一种刀具用复合陶瓷材料，其特征在于：所述石墨烯为石墨烯纳米片。


5.一种刀具用复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照权利要求1中的质量百分比进行配料；
(2)将上述配料进行混合，球磨，将球磨混合好的浆料放入真空干燥箱中进行干燥，干燥之后的粉料用100～200目分样筛过筛；
(3)将过筛之后的混合粉料压制成坯；
(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：方正林，诸玉根，方小山，
申请(专利权)人：南京鼎久机械装备有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32