一種納米陶瓷材料及其制備方法技術

本發明專利技術涉及陶瓷材料技術領域，更具體地，涉及一種高強度納米復合陶瓷材料，其特征在于，按重量百分比包括以下組分：納米ZrO26~7份、亞微米Al2O335~38份、納米TiC25~28份、納米BN2.2~5份以及納米B4C3~5份，余量為納米MgO。本發明專利技術高強度納米復合陶瓷材料采用其納米或亞微米級材料，復合添加納米碳化鈦（TiC）、納米氮化硼（BN）和納米碳化硼（B4C）得到高強度納米復合陶瓷材料，將上述材料與氧化鋯和氧化鋁復合得到的陶瓷材料，即本發明專利技術的這種納米復合陶瓷材料具有高硬度、高強度、高斷裂韌度及耐高溫等優良性能，適合陶瓷工藝中要求高性能的產品的制造加工，特別適用于制作加工高強度的刀具。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及陶瓷材料
，更具體地，涉及。
技術介紹
碳氮化鈦基金屬陶瓷(Ti (C，N))是在二十世紀70年代初發展起來的，以Ti (C，N)為主要硬質相和以鎳、鑰為粘結相組成的，采用粉末冶金工藝制備而成的新型刀具材料。碳氮化鈦基金屬陶瓷具有較高的硬度，較好的耐磨性，理想的抗月牙洼磨損能力，優良的抗氧化能力和化學穩定性。刀具在切削加工過程中，刀具的前、后刀面不斷與切屑和工件接觸，并發生劇烈摩擦，接觸區處于高溫、高壓狀態。發生在刀具上的摩擦與磨損會造成刀具損壞而失效，使切削無法進行；發生在工件上的劇烈摩擦則會使加工表面質量惡化。
技術實現思路
本專利技術旨在至少在一定程度上解決上述技術問題。本專利技術的首要目的是提供一種納米陶瓷材料，這種陶瓷材料硬度高、韌性好，并且具有良好的高溫穩定性。本專利技術的進一步目的是提供一種高強度納米復合陶瓷材料的制備方法。為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是: 提供一種納米陶瓷材料，按重量百分比包括以下組分:納米ZrO2 6~7份、亞微米Al2O335~38份、納米TiC 25~28份、納米BN 2.2飛份以及納米B4C 3飛份，余量為納米MgO。氧化鋯(ZrO2)材料本身具有高硬度、高強度、高韌性、極高的耐磨性及耐化學腐蝕性等優良的物化性能，在陶瓷、耐火材料、機械、電子、光學、光纖通信、鐘表飾品、航空航天、生物、化學等各種領域獲得廣泛的應用；而氧化鋁(Al2O3)本身也具備機械強度高、硬度大、高頻介電損耗小、高溫絕緣電阻高、耐化學腐蝕性和導熱性良好等優良綜合技術性能。氧化鋯和氧化鋁均可用在陶瓷領域，但是其簡單的復合組成并不能得到性能良好的陶瓷材料。本專利技術氧化鋯和氧化鋁性能的基礎上，采用其納米或亞微米級材料，復合添加納米碳化鈦(Tie)、納米氮化硼(BN)和納米碳化硼(B4C)得到高強度納米復合陶瓷材料，碳化鈦具有高硬度、高熔點和耐磨損的性能，氮化硼耐高溫，碳化硼脆性低且耐磨，經試驗證明，將上述材料與氧化鋯和氧化鋁復合得到的陶瓷材料，即本專利技術的這種納米復合陶瓷材料具有高硬度、高強度、高斷裂韌度及耐高溫等優良性能，適合陶瓷工藝中要求高性能的產品的制造加工，特別適用于制作加工高強度的刀具。優選地，按重量百分比包括以下組分:納米ZrO2 6.5份、亞微米Al2O3 30份、納米TiC 26份、納米BN 3份以及納米B4C 4份，余量為納米MgO。本專利技術還提供一種如上所述高強度納米復合陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟:S1.配料:按重量百分比進行配料:納米ZrO2 2.5飛份、亞微米Al2O3 40~45份、納米TiC 30~40份、納米BN 0.5~4份以及納米B4C I~4份，余量為納米MgO ; 52.分散納米顆粒:將稱重后的配料配制成懸浮液，然后超聲攪拌至均勻； 53.將步驟S2的各顆粒復合，在球磨機上球磨混合均勻，經真空干燥得到原料粉末； 54.將混合好的原料粉末裝入石墨模具中，采用熱壓燒結工藝進行制備，得到納米復合陶瓷材料。優選地，步驟S4中，燒結溫度為150(Tl70(TC，保溫時間40min。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是: 本專利技術高強度納米復合陶瓷材料在氧化鋯和氧化鋁本身性能的基礎上，采用其納米或亞微米級材料，復合添加納米碳化鈦(Tie)、納米氮化硼(BN)和納米碳化硼(B4C)得到高強度納米復合陶瓷材料，將上述材料與氧化鋯和氧化鋁復合得到的陶瓷材料，即本專利技術的這種納米復合陶瓷材料具有高硬度、高強度、高斷裂韌度及耐高溫等優良性能，適合陶瓷工藝中要求高性能的產品的制造加工，特別適用于制作加工高強度的刀具。具體實施方 式下面結合【具體實施方式】對本專利技術作進一步的說明。實施例1 6份納米Zr02、35份亞微米Al203、25份納米TiC、2.2份納米BN以及3份納米B4C，余量為納米MgO。經測試，本實施例制得的高強度納米復合陶瓷材料的力學性能為:硬度HV17.7~18.3Gpa，抗彎強度為660~720Mpa，斷裂韌性為6.8~8.5MPa.m1/2。實施例2 7份納米Zr02、38份亞微米Al203、28份納米TiC、5份納米BN以及5份納米B4C,余量為納米MgO0經測試，本實施例制得的高強度納米復合陶瓷材料的力學性能為:硬度HV13.4~16.3Gpa，抗彎強度為630~710Mpa，斷裂韌性為5.8~7.5MPa.m1/2。實施例3 納米ZrO2 6.5份、亞微米Al2O3 30份、納米TiC 26份、納米BN 3份以及納米B4C 4份，余量為納米MgO。經測試，本實施例制得的高強度納米復合陶瓷材料的力學性能為:硬度HV15.7~17.3Gpa，抗彎強度為620~700Mpa，斷裂韌性為6.5~8.0MPa.m1/2。實施例4 上述任一實施例的高強度納米復合陶瓷材料可以由以下制備方法制得，具體包括以下步驟: S1.配料。按重量百分比進行配料:納米ZrO2 6~7份、亞微米Al2O3 35~38份、納米TiC25~28份、納米BN 2.2飛份以及納米B4C 3飛份，余量為納米MgO。S2.分散納米顆粒。實現該步驟時，可以以聚乙二醇(PEG)為分散劑，質量約為1%，先將稱重后的納米材料緩慢加入無水乙醇中，邊加入邊攪拌，配制成體積分數為2%的懸浮液，將分散劑加入納米材料的懸浮液中，超聲攪拌30min以上，使懸浮液均勻，得到分散性能良好的懸浮液；53.球磨并干燥混合。將步驟S2的各顆粒復合，在球磨機上球磨約48小時使其混合均勻，經真空干燥、120目篩過篩，得到混合均勻的原料粉末； 54.燒結。將混合好的原料粉末裝入石墨模具中，采用熱壓燒結工藝進行制備，燒結溫度為150(Tl700°C，保溫時間40min，得到納米復合陶瓷材料。顯然，本專利技術的上述實施例僅僅是為清楚地說明本專利技術所作的舉例，而并非是對本專利技術的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本專利技術的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本專利技術權利要求的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種納米陶瓷材料，其特征在于，按重量百分比包括以下組分：納米ZrO2?6~7份、亞微米Al2O3?35~38份、納米TiC?25~28份、納米BN?2.2~5份以及納米B4C?3~5份，余量為納米MgO。

【技術特征摘要】
1.一種納米陶瓷材料，其特征在于，按重量百分比包括以下組分:納米ZrO2 6~7份、亞微米Al2O3 35~38份、納米TiC 25~28份、納米BN 2.2飛份以及納米B4C 3飛份，余量為納米 MgO02.根據權利要求1所述的納米陶瓷材料，其特征在于，按重量百分比包括以下組分:納米ZrO2 6.5份、亞微米Al2O3 30份、納米TiC 26份、納米BN 3份以及納米B4C 4份，余量為納米MgO03.—種如權利要求1或2所述納米陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: S1.配料:按重量百分...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊淑華，
申請(專利權)人：楊淑華，
類型：發明
國別省市：