本发明专利技术涉及新材料技术领域，尤其是热压烧结Al2O3-TiN陶瓷材料及其制备方法。材料成分质量比为：Al2O3?62.16％-85.92％；纳米TiN?6.38％-37.01％；微米TiN?0-19.13％；MgO0.83％-0.87％。制备工艺路线为：(1)采用分散剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH550和分散介质无水乙醇对纳米TiN粉末原料进行分散处理；(2)将按比例配制的混合粉末装入缸式球磨机中，添加无水乙醇作为球磨介质，用氧化铝陶瓷球球磨48小时，真空干燥后用100目筛过筛；(3)将过筛后的配料装入上下封闭的石墨容器，再放入烧结炉内；(4)在升温速率70℃/min、压力32MPa、温度1650℃-1700℃、保温15-45min条件下制备。本发明专利技术在提高强度和硬度的同时优化了材料的断裂韧度，其质量优良，能满足加工工艺对刀具、工具和模具材料的性能要求；工艺及设备简单，成本低，易于产业化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新材料
，尤其是Al2O3-TiN纳米复合陶瓷材料及其制备方法
技术介绍
通过多元复合的方法可以提高Al2O3基陶瓷材料的烧结性能，降低其烧结温度，使其在较低的温度下可以达到致密化，并且适当的材料组分、晶粒生长抑制剂和烧结工艺可以使晶粒细化，进而提高材料的力学性能。Al2O3陶瓷化学稳定性好、耐热和耐磨性能优异且价格低廉，在国内外研制的各类陶瓷刀具材料中一直占据着较大的份额。但是，断裂韧度低成为制约氧化铝陶瓷材料应用和发展的主要因素。当前，Al2O3基陶瓷材料的制备方法有无压烧结、热压烧结、热等静压、自蔓延高温合成技术、放电等离子体烧结和气压烧结等。传统制备工艺存在制备设备与工艺复杂，成本高，不利于产业化等不足之处。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过向基体中添加微米和纳米TiN的方法，在保持其高硬度的基础上，改善材料的强度和断裂韧度，克服普通陶瓷材料力学性能低及传统工艺存在的缺陷，提供质量优良，工艺简单，成本低廉的Al2O3-TiN陶瓷材料及制备方法。本专利技术的基本构思是将A1203、TiN, MgO粉末按照一定的比例混合，采用真空热压烧结法，在合适的升温速率、烧结压力、烧结温度和保温时间下，合成Al2O3-TiN陶瓷材料。制备Al2O3-TiN陶瓷材料混合粉的成分质量比为=Al2O3 62. 16% -85. 92% ；纳米 Τ Ν6. 38% -37. 01% ；微米 TiN 0-19. 13% ；MgO 0. 83% -0. 87%。制备Al2O3-TiN的工艺路线为(1)采用分散剂Y -氨丙基三乙氧基硅烷KH550和分散介质无水乙醇对纳米TiN粉末原料进行分散处理；分散处理时先将纳米TiN粉末和无水乙醇按照体积比例1 50配制成悬浮液，然后按照γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH550与悬浮液体积比例1 100对悬浮液进行分散处理，经真空干燥后获得分散处理后的纳米TiN 粉末原料；(2)将按比例配制的Al2O3、分散处理后的纳米TiN粉末、微米TiN、MgO混合粉末装入缸式球磨机中，添加无水乙醇作为球磨介质，用氧化铝陶瓷球球磨48小时，真空干燥后用100目筛过筛；(3)将过筛后的配料装入上下封闭的石墨容器，再放入真空烧结炉内； (4)在升温速率70°C /min、压力32MPa、温度1650°C -1700°C、保温15-45min条件下制备成 Al2O3-TiN纳米复合陶瓷材料。其合成的陶瓷材料的致密度高，抗弯强度为896. 8MPa,断裂韧度为9. 57MPa · m1/2, 硬度为22. 88GPa。本专利技术构思新颖，利用真空热压烧结法所制备的陶瓷材料，在提高强度和硬度的前提下极大的优化了材料的断裂韧度，其质量优良，能满足现代加工工艺对刀具、工具和模具材料的性能要求。加工工艺及设备简单，成本低，易于产业化。四、实施例先按照工艺路线(1)采用Y- 氨丙基三乙氧基硅烷KH550和分散介质无水乙醇对纳米TiN粉末原料进行分散处理，降低纳米粉末的团聚，提高其分散均勻性；分散处理时先将纳米TiN粉末和无水乙醇按照体积比例1 50配制成悬浮液，然后按照分散剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH550与悬浮液体积比例1 100对悬浮液进行分散处理，经真空干燥后获得分散处理后的纳米TiN粉末原料；按实施例附表中所列的组成成份比例配料，按照工艺路线(2)分别将各组比例的混合粉末装入缸式球磨机中，用氧化铝陶瓷球球磨48小时， 真空干燥后用100目筛过筛；(3)将过筛后的配料分别装入上下封闭的石墨容器中，再放入真空烧结炉内；⑷在升温速率70°C /min、压力32MPa、温度1650_1700°C、保温15_45min条件下制备而成。实施例附表权利要求1.Al2O3-TiN纳米复合陶瓷材料，其特征为制备Al2O3-TiN陶瓷材料混合粉的成分质量比为Al2O3 62. 16 %-85. 92% ；纳米 TiN 6. 38 %-37. 01 % ；微米 TiN 0-19. 13% ； MgOO. 83% -0. 87%o2.制备权利要求1所述的Al2O3-TiN纳米复合陶瓷材料的方法，其特征为制备 Al2O3-TiN的工艺路线为(1)采用分散剂Y-氨丙基三乙氧基硅烷KH550和分散介质无水乙醇对纳米TiN粉末原料进行分散处理；分散处理时先将纳米TiN粉末和无水乙醇按照体积比例1 50配制成悬浮液，然后按照γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH550与悬浮液体积比例 1 100对悬浮液进行分散处理，经真空干燥后获得分散处理后的纳米TiN粉末原料；(2) 将按比例配制的Al2O3、分散处理后的纳米TiN粉末、微米TiN、MgO混合粉末装入缸式球磨机中，添加无水乙醇作为球磨介质，用氧化铝陶瓷球球磨48小时，真空干燥后用100目筛过筛；(3)将过筛后的配料装入上下封闭的石墨容器，再放入真空烧结炉内；(4)在升温速率 700C /min、压力 32MPa、温度 1650°C -1700°C、保温 15_45min 条件下制备成 Al2O3-TiN 纳米复合陶瓷材料。全文摘要本专利技术涉及新材料
，尤其是热压烧结Al2O3-TiN陶瓷材料及其制备方法。材料成分质量比为Al2O3 62.16％-85.92％；纳米TiN 6.38％-37.01％；微米TiN 0-19.13％；MgO0.83％-0.87％。制备工艺路线为(1)采用分散剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷KH550和分散介质无水乙醇对纳米TiN粉末原料进行分散处理；(2)将按比例配制的混合粉末装入缸式球磨机中，添加无水乙醇作为球磨介质，用氧化铝陶瓷球球磨48小时，真空干燥后用100目筛过筛；(3)将过筛后的配料装入上下封闭的石墨容器，再放入烧结炉内；(4)在升温速率70℃/min、压力32MPa、温度1650℃-1700℃、保温15-45min条件下制备。本专利技术在提高强度和硬度的同时优化了材料的断裂韧度，其质量优良，能满足加工工艺对刀具、工具和模具材料的性能要求；工艺及设备简单，成本低，易于产业化。文档编号C04B35/622GK102219483SQ20111011420公开日2011年10月19日 申请日期2011年5月4日 优先权日2011年5月4日专利技术者刘含莲, 刘战强, 朱洪涛, 费玉环, 邹斌, 黄传真 申请人:山东大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＮ纳米复合陶瓷材料，其特征为制备Ａｌ２Ｏ３－ＴｉＮ陶瓷材料混合粉的成分质量比为：Ａｌ２Ｏ３ ６２．１６％－８５．９２％；纳米ＴｉＮ ６．３８％－３７．０１％；微米ＴｉＮ ０－１９．１３％；ＭｇＯ０．８３％－０．８７％。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄传真，费玉环，刘含莲，邹斌，朱洪涛，刘战强，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88
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