Ti3SiC2基多相复合陶瓷导丝器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种Ti3SiC2基多相复合陶瓷导丝器及其制备方法，其中，制备方法包括如下步骤：步骤S1，将Ti3SiC2粉体母料与添加粉料进行混合分散，得到复合粉料；步骤S2，将复合粉料与有机粘结剂一起在加热混料密炼机内进行混炼，并将混炼好的物料进行破碎并放入造粒机进行造粒，得到注射造粒料；步骤S3，将所述注射造粒料进行注射成型，得到复合陶瓷导丝器坯体；步骤S4，将所述复合陶瓷导丝器坯体放入脱脂炉中进行热脱脂，得到复合陶瓷导丝器素坯；步骤S5，将所述复合陶瓷素坯在真空环境下加热升温并在1500

【技术实现步骤摘要】
Ti3SiC2基多相复合陶瓷导丝器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及纺织机械制备
，具体涉及一种Ti3SiC2基多相复合陶瓷导丝器及其制备方法。

技术介绍

[0002]导丝器作为现代纺织机器中的重要组成部件之一，主要承担着丝线高速且稳定的运转过程。丝线的高速运转往往会对导丝器造成较大的磨损，传统的金属导丝器的耐磨损能力较差，因此无法满足现代纺织机器的使用要求。陶瓷材料相比金属材料具有更高的硬度和耐磨性，同时也具有更优异的抗腐蚀能力和化学稳定性等，因此综合性能优异的陶瓷导丝器在纺织机械领域中应用的越来越多。
[0003]目前，Al2O3和TiO2等陶瓷制备的导丝器在纺织机器中的应用较为普遍。然而，上述几种陶瓷导丝器在高强度的工作情况下往往表现出易破损、导丝效率低及寿命短等缺点，其主要原因是这几种陶瓷自身的摩擦系数较大、断裂韧性和机械强度较低等。针对上述情况，亟待于研发出一种摩擦系数小、韧性及强度优异的高性能陶瓷导丝器。

技术实现思路

[0004]本专利技术人等经反复研究犯下，Ti3SiC2陶瓷作为一种新型的三元碳化物材料，兼具了陶瓷和金属的优良特性，是一种制备陶瓷导丝器的理想材料。
[0005]进一步地，研究还发现在Ti3SiC2陶瓷基体中复合一定量的3Y
‑
ZrO2和B4C后，可进一步增强Ti3SiC2陶瓷的硬度、耐磨性和断裂韧性。
[0006]更进一步地，研究发现采用B粉和C粉在反应过程中原位生成的B4C，比在初始粉料中直接添加的B4C具有更加优异的效果。并在此基础上完成了本专利技术。
[0007]本专利技术提供一种Ti3SiC2基多相复合陶瓷导丝器的制备方法，其能够制备出具有高硬度、高耐磨性以及高断裂韧性的陶瓷导丝器。
[0008]本专利技术还提供一种具有高硬度、高耐磨性以及高断裂韧性的Ti3SiC2基多相复合陶瓷导丝器。
[0009]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]根据本专利技术第一方面实施例的Ti3SiC2基多相复合陶瓷导丝器的制备方法，包括如下步骤：
[0011]步骤S1，将Ti3SiC2粉体母料与添加粉料进行混合分散，得到复合粉料，所述添加粉料包括3Y
‑
ZrO2粉、B粉和C粉；
[0012]步骤S2，将复合粉料与有机粘结剂一起在加热混料密炼机内进行混炼，并将混炼好的物料进行破碎并放入造粒机进行造粒，得到注射造粒料；
[0013]步骤S3，将所述注射造粒料进行注射成型，得到复合陶瓷导丝器坯体；
[0014]步骤S4，将所述复合陶瓷导丝器坯体放入脱脂炉中进行热脱脂，得到复合陶瓷导丝器素坯；
[0015]步骤S5，将所述复合陶瓷素坯在真空环境下加热升温并在1500
‑
1600℃下保温30
‑
150min，得到烧结体；
[0016]步骤S6，将所述烧结体置于热等静压炉中，在惰性气体环境下，于1450
‑
1550℃温度以及100
‑
150MPa压力下进行热等静压处理60
‑
180min，得到所述Ti3SiC2基多相复合陶瓷导丝器。
[0017]进一步地，所述添加粉料在所述复合粉料中的含量为20
‑
40wt％，
[0018]所述3Y
‑
ZrO2粉在所述复合粉料中的含量为15
‑
30wt％，所述B和C的摩尔比为(4
‑
5)：1。
[0019]进一步地，所述Ti3SiC2粉体母料，所述添加粉料，均为纳米或亚微米粉体。
[0020]进一步地，所述步骤S1包括：
[0021]按比例称取Ti3SiC2粉体母料、3Y
‑
ZrO2粉、B粉和C粉；
[0022]将所述Ti3SiC2粉体母料与所述添加粉料分散于酒精中并进行湿法球磨，得到球磨浆料；
[0023]对所述球磨浆料使用高功率超声仪进行二次混合分散，干燥后得到所述复合粉料。
[0024]进一步地，所述湿法球磨时采用的球磨机转速为150
‑
200r/min，球磨时间为16
‑
24h；所述二次混合分散在1500
‑
2000W的工作功率下超声分散10
‑
20min。
[0025]进一步地，所述步骤S2中，
[0026]所述有机粘结剂选自聚乙烯、聚丙烯和石蜡中的一种或多种，混炼温度为160
‑
200℃，混炼时间为2
‑
4h，
[0027]所述造粒的造粒温度为160
‑
200℃。
[0028]进一步地，所述步骤S3中，注射成型时成型温度为170
‑
190℃，注射压力为600
‑
800bar。
[0029]进一步地，所述步骤S4中，热脱脂温度为1000
‑
1200℃，由室温升至脱脂温度所需的时间和保温时间共计60
‑
80h。
[0030]进一步地，所述步骤S5包括：
[0031]将所述复合陶瓷素坯放入烧结炉中；
[0032]对烧结炉内进行抽真空处理，真空度为1
‑
10Pa；
[0033]经4
‑
6h将所述烧结炉升温至1500
‑
1600℃，并在1500
‑
1600℃温度下保温30
‑
150min；
[0034]保温结束后，随炉冷却。
[0035]根据本专利技术第二方面实施例的Ti3SiC2基多相复合陶瓷导丝器，通过上述第一方面任一实施例的制备方法制备得到。
[0036]本专利技术的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：
[0037]根据本专利技术实施例的Ti3SiC2基多相复合陶瓷导丝器的制备方法，利用Ti3SiC2作为陶瓷母料，Ti3SiC2的石墨结构和自润滑特性使其具有较小的摩擦系数，耐磨性能显著，制备得到的导丝器具有很高的综合性能且使用寿命长；
[0038]同时，在Ti3SiC2粉料中加入3Y
‑
ZrO2粉、B粉和C粉作为添加粉料，在烧结过程中原位生成B4C，不仅可抑制其他晶相的晶粒生长，细化晶粒，对材料的硬度和耐磨性有明显的
改善，可起到极佳的增强增韧效果，显著改善了Ti3SiC2陶瓷耐磨性和断裂韧性，并提高了陶瓷的硬度和其他性能；
[0039]此外，根据本专利技术实施例的陶瓷导丝器的制备方法，首先对烧结炉进行抽真空处理，之后在真空气氛中的烧结促进了Ti3SiC2基多相复合陶瓷导丝器的致密化过程和防止其被氧化；
[0040]进一步地，本专利技术将真空烧结后的Ti3SiC2陶瓷导丝器进行热等静压(HIP)处理，进一步消除了陶瓷内部残余气孔，提高Ti3SiC2陶瓷导丝器的致密性，从而进一步提高材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ti3SiC2基多相复合陶瓷导丝器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，将Ti3SiC2粉体母料与添加粉料进行混合分散，得到复合粉料，所述添加粉料包括3Y
‑
ZrO2粉、B粉和C粉；步骤S2，将复合粉料与有机粘结剂一起在加热混料密炼机内进行混炼，并将混炼好的物料进行破碎并放入造粒机进行造粒，得到注射造粒料；步骤S3，将所述注射造粒料进行注射成型，得到复合陶瓷导丝器坯体；步骤S4，将所述复合陶瓷导丝器坯体放入脱脂炉中进行热脱脂，得到复合陶瓷导丝器素坯；步骤S5，将所述复合陶瓷素坯在真空环境下加热升温并在1500
‑
1600℃下保温30
‑
150min，得到烧结体；步骤S6，将所述烧结体置于热等静压炉中，在惰性气体环境下，于1450
‑
1550℃温度以及100
‑
150MPa压力下进行热等静压处理60
‑
180min，得到所述Ti3SiC2基多相复合陶瓷导丝器。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述添加粉料在所述复合粉料中的含量为20
‑
40wt％，所述3Y
‑
ZrO2粉在所述复合粉料中的含量为15
‑
30wt％，所述B和C的摩尔比为(4
‑
5)：1。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述Ti3SiC2粉体母料，所述添加粉料，均为纳米或亚微米粉体。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：按比例称取Ti3SiC2粉体母料、3Y
‑
ZrO2粉、B粉和C粉；将所述Ti3SiC2粉体母料与所述添加粉料分散于酒精中并进行湿法球磨，得到球磨浆料...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵九荣，赵振，马松华，谢洁，咸杏娟，
申请(专利权)人：宜兴市九荣特种陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：