一种高韧性、高硬度耐磨陶瓷及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113213960A(43)申请公布日2021.08.06(21)申请号202110565966.X(22)申请日2021.05.24(71)申请人苏长全地址527426广东省云浮市新兴县水台镇良田开发区之八号(72)发明人苏长全(51)Int.Cl.C04B35/81(2006.01)C04B35/80(2006.01)C04B35/56(2006.01)C04B35/626(2006.01)权利要求书1页说明书7页(54)发明名称一种高韧性、高硬度耐磨陶瓷及其制备方法(57)摘要本发明属于陶瓷制备领域，具体涉及一种高韧性、高硬度耐磨陶瓷及其制备方法。将TiC粉、Mo粉、Sm粉、Ti粉和Si粉按照一定比例进行配料，然后进行球磨处理；球磨后，添加碳纤维和SiC晶须，继续球磨，将球磨后的浆料经抽真空后进行升温烘干处理；然后加入聚乙烯醇造粒，将造粒的粉体通过压片机预成型后再经30MPa～40MPa下压制成胚体，将所得的胚体在马弗炉中在600～800℃下排胶2～4h，然后于1500～1700℃下烧结1～5h，随炉冷却至室温得到陶瓷。本发明原料资源丰富，制备工艺简单，生产成本较低，所获得的一种高韧性、高硬度耐磨陶瓷具有优良的耐磨性，同时还具有较高的硬度和韧性。CN113213960ACN113213960A权利要求书1/1页1.一种高韧性、高硬度耐磨陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将纯度大于99.5％的TiC粉、Mo粉、Sm粉、Ti粉和Si粉按照摩尔比为2：x：y：1‑x‑y：1.2称取，其中x＝0.05～0.15；y＝0.05～0.15，然后将称取的原料放入球磨罐中，加入氮化硅磨球，以无水乙醇作为球磨介质，抽真空，充惰性气体，接着打开球磨机进行球磨处理；(2)将2～4wt％的碳纤维和2～4wt％的SiC晶须添加到上述球磨罐中，继续球磨处理；(3)将球磨后的浆料经抽真空后进行升温烘干处理；(4)然后加入质量分数为5％的聚乙烯醇(PVA)水溶液造粒，将造粒的粉体通过压片机预成型后再经30MPa～40MPa下压制成胚体，将所得的胚体在马弗炉中在600～800℃下排胶2～4h，然后于1500～1700℃下烧结1～5h，随炉冷却至室温得到陶瓷。2.根据权利要求1所述的一种高韧性、高硬度耐磨陶瓷的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述氮化硅磨球的Φ＝4～6mm，球料比控制在(5～9)：1，所述无水乙醇的加入量为原料粉末质量的15～25％；所述球磨转速为300～400r/min，所述球磨处理时间为6～14h；所述惰性气体为氦气或氩气。3.根据权利要求1所述的一种高韧性、高硬度耐磨陶瓷的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述碳纤维的长径比为20～40∶1；所述SiC晶须的长径比为10～30:1；所述球磨转速为200～400r/min，所述球磨处理时间为6～14h。4.根据权利要求1所述的一种高韧性、高硬度耐磨陶瓷的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，抽真空后将气压降至小于0.1MPa，然后在60～80℃进行烘干处理。5.根据权利要求1所述的一种高韧性、高硬度耐磨陶瓷的制备方法，其特征在于：在步骤(4)中，所述排胶过程的升温速率为4～6℃/min，于1500～1700℃下烧结1～5h的升温速率为7～9℃/min。6.根据权利要求1‑5任一项所述的一种高韧性、高硬度耐磨陶瓷的制备方法制备的一种高韧性、高硬度耐磨陶瓷。7.根据权利要求6所述的一种高韧性、高硬度耐磨陶瓷，其特征在于：所述高韧性、高硬度耐磨陶瓷的硬度Hv为15.3～16.4GPa，抗弯强度为450～460MPa，磨损率为3.1×10‑5～3.5×10‑5。2CN113213960A说明书1/7页一种高韧性、高硬度耐磨陶瓷及其制备方法技术领域[0001]本发明属于陶瓷制备技术领域。更具体地，涉及一种高韧性、高硬度耐磨陶瓷及其制备方法。背景技术[0002]陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、重量轻等很多优点，在能源、冶金、航天航空、石油化工等领域有着广泛的应用前景。但是，陶瓷材料本身脆性大，对缺陷十分敏感，导致使用可靠性和可重复性差，限制了其应用。[0003]Ti3SiC2是一种典型的MAX相陶瓷材料，由jeitschko等在1967年首先合成。Ti3SiC2具有六方层状结构(空间群：P6)，其中Ti和C由结合度较强的共价键和离子键相连接构成Ti6C八面体，Ti6C层与Si原子层由结合度较弱的金属键相连接，在c方向上交替堆叠。特殊的化学键组成使其兼具金属和陶瓷的特点，具有优异的导热导电性、机械加工性、热稳定性、耐腐蚀和抗氧化性。上述特性使得Ti3SiC2在高温、高辐射、强酸强碱等严酷的工作条件