原位生长碳化钽晶须增韧氧化铝基陶瓷刀具材料及其制备工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102491775A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102491775A(43)申请公布日2012.06.13(21)申请号201110401147.8C04B35/10(2006.01)(22)申请日2011.12.06C04B35/622(2006.01)(71)申请人山东大学地址250061山东省济南市历下区经十路17923号(72)发明人黄传真赵国龙刘含莲邹斌崇学文徐亮朱洪涛刘战强(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限公司37221代理人李健康(51)Int.Cl.C04B35/81(2006.01)权利要求书权利要求书11页页说明书说明书22页页(54)发明名称原位生长碳化钽晶须增韧氧化铝基陶瓷刀具材料及其制备工艺(57)摘要本发明涉及陶瓷基复合材料及其制备工艺，尤其是一种用于制备原位生长碳化钽晶须增韧氧化铝基陶瓷刀具材料及其制备工艺。材料成分质量比为％：Ta2O525.4％-38.0％；C4.8％-7.2％；NaCl1.7％-2.5％；Ni1.7％-2.5％；Al2O349.8％-66.4％。制备工艺为：将按比例配制的原材料装入缸式球磨机中，用氧化铝球湿磨24h；混合料在100-120℃下真空干燥后用100目过筛；将粉料装入端部有盖、下方封闭、中间有多孔的石墨容器中，在高温炉内进行原位生长晶须培养；在升温速率为100℃/min、氩气气氛保护、温度为1350-1500℃下保温50-80min并以20℃/min的速率冷却至室温合成复相粉末；去除残留杂质，在真空氛围和1600-1800℃温度下加压至32MPa保温15-45min烧结成型。本发明用两步工艺制备的陶瓷刀具材料，晶须分散均匀、工艺简单、材料的综合力学性能优良，成本低廉、环保、安全。CN1024975ACN102491775A权利要求书1/1页1.原位生长碳化钽晶须增韧氧化铝基陶瓷刀具材料的制备工艺，其特征在于前驱体材料成分质量配比为wt％：Ta2O525.4％-38.0％；C4.8％-7.2％；NaCl1.7％-2.5％；Ni1.7％-2.5％；Al2O349.8％-66.4％。2.制备权利要求1所述的原位生长碳化钽晶须增韧氧化铝基陶瓷刀具材料的制备工艺，其特征在于：(1)将按照比例配制的原材料装入缸式球磨机中，以无水乙醇作为球磨介质，用氧化铝球球磨24h，球料重量比为10∶1；(2)将球磨后的混合料放入真空干燥箱中，在100-120℃下干燥后采用100目筛筛选粉料；(3)将筛选后的粉料装入端部有盖、下方封闭、中间有多孔的石墨反应容器中，并将此反应容器放入高温烧结炉内进行原位生长晶须培养；(4)在升温速率为100℃/min、氩气气氛保护、温度为1350-1500℃下保温50-80min并以20℃/min的冷却速率冷却至室温条件下合成含有碳化钽晶须与氧化铝基体的复相粉末；(5)采用超声搅拌加去离子水沉淀法去除复相粉末中残留的氯化钠和碳黑杂质；(6)将除杂后的复相粉末在真空氛围中、在1600-1800℃温度下加压至32MPa后保温15-45min烧结成型。2CN102491775A说明书1/2页原位生长碳化钽晶须增韧氧化铝基陶瓷刀具材料及其制备工艺一、技术领域[0001]本发明涉及陶瓷基复合材料及其制备工艺，尤其是一种用于制备原位生长碳化钽晶须增韧氧化铝基陶瓷刀具材料及其制备工艺，属于新材料技术领域。二、背景技术[0002]现代陶瓷刀具材料具有硬度高、耐磨性好、化学稳定性优良以及良好的高温性能等优点，但是其固有的脆性限制了它的大规模应用。添加一定量的具有高弹性模量的晶须可以大大提高陶瓷刀具材料的断裂韧性和抗弯强度。传统制备晶须增韧陶瓷基复合材料的工艺一般采用外部添加一定量的晶须加机械搅拌混合的方法，但存在晶须价格昂贵、晶须分散不均匀、高温使用过程中晶须性能退化以及工艺复杂等缺点，并且该工艺污染环境，危害人体健康。三、发明内容[0003]本发明的目的是克服现有陶瓷刀具材料制备工艺存在的缺陷，为制备综合力学性能优良的陶瓷刀具材料提供一种，能使晶须在陶瓷基体材料中均匀生长，品质优良、工艺简单、成本低廉、安全性高的原位生长碳化钽(TaC)晶须增韧氧化铝基陶瓷刀具材料及其制备工艺，用以代替传统外加晶须增韧陶瓷刀具材料及其制备工艺。[0004]本发明的基本构思是以α-Al2O3颗粒为基体，加入晶须生长所需的前驱体材料，采用一定的工艺并通过控制晶须生长温度、保温时间等工艺参数，原位生成具有一定质量含量的碳化钽晶须-氧化铝基体复相陶瓷粉末。经过一定的除杂工艺后，通过控制烧结温度、保温时间及压力等参数，制备出具有较高综合力学性能的碳化钽晶须增韧氧化铝基陶瓷刀具材料。[0005]制备原位生长碳化钽晶须增韧氧化铝基陶瓷刀具材料