一種復合陶瓷鋸片材料及其制備方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及陶瓷材料技術(shù)領域，具體涉及一種復合陶瓷鋸片材料和一種復合陶瓷 鋸片材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 切削加工是機械制造業(yè)中占主導地位的加工方法，刀具材料的發(fā)展對切削加工 的進步起決定性作用，陶瓷刀具因其具有高的耐磨性、耐熱性、抗氧化性等優(yōu)點，80年代 以來，已取得突破性進展，陶瓷刀具材料必將成為廿一世紀最主要的刀具材料之一，氮 化硅陶瓷由于具有高溫下高強度、抗熱震、抗蠕變和抗氧化等一系列優(yōu)良性能，廣泛應 用于切削刀具，但它也有明顯的弱點，其韌性和抗彎強度較低、抗熱震性能差，申請?zhí)枮?CN201010220319. 7公開了一種梯度納米復合陶瓷刀具材料及其制備方法，該刀具材料具有 五層對稱梯度層次結(jié)構(gòu)，相對于中心層對稱的層中組分含量相同，相對中心層對稱的層的 厚度也相同，梯度層厚度按第一層厚度/第二層厚度=第二層厚度/第三層厚度=0. 4確 定，其制備方法包括步驟：（1)按每層各組分的含量配料；（2)對各層中納米顆粒進行分散；
[3] 將各層中其它材料與分散的納米材料混料；(4)采用粉末分層鋪填法和熱壓燒結(jié)工藝， 在真空環(huán)境中燒結(jié)，該發(fā)明提高了材料的抗彎強度和斷裂韌性，而Ti(C，N)的梯度分層分 布，使得刀具材料的力學性能呈梯度階梯變化，有效的緩解刀具表面殘余熱應力，但是該種 刀具材料抗彎強度和斷裂韌度較低，制備方法復雜，實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)較難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的問題是提供一種力學性能優(yōu)異，制備工藝簡單的復合陶瓷鋸片 材料及其制備方法。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：所提供的一種復合陶瓷鋸片材料， 所述復合陶瓷鋸片材料的組份配比包括TiB 2 68%~75%、（W, Ti)C 18%~25%、Ni 4%~7% 和 Mo 1% ~5%。
[0005] 優(yōu)選的，所述復合陶瓷鋸片材料的組份配比包括TiB2 73%、（W, Ti) C 20%、Ni 5%和 Mo 2%〇
[0006] 一種復合陶瓷鋸片材料的制備方法，所述的制備工藝按照以下步驟進行，（1)濕混 球磨：將準備好的TiB 2、（W，Ti)、Ni和Mo等原料按比例配制好后放入聚氨酯桶內(nèi)用硬質(zhì)合 金球在球磨機上連續(xù)球磨45~50h ; (2)真空干燥：待步驟（1)中的混合料球磨好后將球磨 后的復合粉體放入真空干燥箱中干燥，控制干燥溫度為100~ll〇°C，控制干燥時間為60~ 80min ; (3)過篩：將步驟（2)中干燥后的復合粉體通過100目的不銹鋼篩網(wǎng)過篩，得到混合 均勻的復合粉體，然后封裝備用；（4)熱壓燒結(jié)：將步驟（3)中得到的復合粉體裝入模具中， 在熱壓爐中進行真空熱壓燒結(jié)成型。
[0007] 優(yōu)選的，所述步驟（1)中所用的原料在使用前均需要單獨球磨95~98h。
[0008] 優(yōu)選的，所述步驟（1)的球磨工藝中，控制球料的質(zhì)量比為（6~8) :1。
[0009] 優(yōu)選的，所述步驟（4)的熱壓燒結(jié)工藝具體為燒結(jié)開始后以75°C /min的升溫速率 從20°C升至1280~1310°C，然后保溫3~5min，保溫結(jié)束后以50°C /min的升溫速率升至 1640~1660°C，保溫40~55min，控制熱壓燒結(jié)壓力為28~35MPa。
[0010] 采用本發(fā)明的技術(shù)方案，通過設計出新型的TiB2基復合陶瓷鋸片材料體系，由于 添加相（W，Ti) C和基體相TiB2熱膨脹系數(shù)及彈性模量失配，產(chǎn)生局部應力場，導致裂紋在 擴展過程中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，增加裂紋擴展路徑，消耗更多擴展能量，提高了 TiB2基復合陶瓷刀 具材料的斷裂韌度，且金屬相主要分布在基體TiB2與添加相（W，Ti) C所形成的晶界上，具 有彌散強化的作用，制備出了高性能的TiB2S復合陶瓷鋸片，在制備過程中通過嚴格控制 各個工藝過程中的工藝參數(shù)，進一步提高了其綜合力學性能，且制備工藝簡單，植被周期 短，可實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明所述的一種復合陶瓷鋸片材料的制備方法的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0012] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能 更易于被本領域技術(shù)人員理解，從而對發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0013] 實施例1: 一種復合陶瓷鋸片材料及其制備方法，所述復合陶瓷鋸片材料的組份配比包括TiB2 70%、（W，Ti)C 22%、Ni 6% 和 Mo 2%。
[0014] 一種復合陶瓷鋸片材料的制備方法，所述的制備工藝按照以下步驟進行，（1)濕混 球磨：將原料在使用前單獨球磨95h，然后將準備好的TiB 2、（W，Ti)、Ni和Mo等原料按比例 配制好后放入聚氨酯桶內(nèi)用硬質(zhì)合金球在球磨機上連續(xù)球磨45h，控制球料的質(zhì)量比為6 : 1 ; (2)真空干燥：待步驟（1)中的混合料球磨好后將球磨后的復合粉體放入真空干燥箱中 干燥，控制干燥溫度為l〇〇°C，控制干燥時間為60~80min ; (3)過篩：將步驟（2)中干燥后 的復合粉體通過100目的不銹鋼篩網(wǎng)過篩，得到混合均勻的復合粉體，然后封裝備用； (4)熱壓燒結(jié)：將步驟（3)中得到的復合粉體裝入模具中，在熱壓爐中進行真空熱壓燒 結(jié)成型，熱壓燒結(jié)工藝具體為燒結(jié)開始后以75°C /min的升溫速率從20°C升至1280°C，然后 保溫3min，保溫結(jié)束后以50°C /min的升溫速率升至1640°C，保溫40min，控制熱壓燒結(jié)壓 力為28MPa。
[0015] 實施例2:其余與實施例1相同，不同之處在于所述復合陶瓷鋸片材料的組份配 比包括TiB 2 73%、（W，Ti)C 20%、Ni 5%和Mo 2%;所述步驟（1)中，控制原料使用前的單獨 球磨時間為96h，控制混合原料時的球磨時間為48h，控制球料的質(zhì)量比為7 :1 ;所述步驟 (2)中，控制干燥溫度為105°C，控制干燥時間為70°C ;所述步驟（4)中，燒結(jié)開始后升溫 至1300°C，然后保溫4min，保溫結(jié)束后升溫至1650°C，保溫50min，控制熱壓燒結(jié)壓力為 32MPa〇
[0016] 實施例3:其余與實施例1相同，不同之處在于所述復合陶瓷鋸片材料的組份配 比包括TiB2 75%、（W，Ti)C 20%、Ni 4%和Mo 1%;所述步驟（1)中，控制原料使用前的單獨 球磨時間為97h，控制混合原料時的球磨時間為49h，控制球料的質(zhì)量比為8 :1 ;所述步驟 (2)中，控制干燥溫度為108°C，控制干燥時間為72°C ;所述步驟（4)中，燒結(jié)開始后升溫 至1305°C，然后保溫5min，保溫結(jié)束后升溫至1655°C，保溫53min，控制熱壓燒結(jié)壓力為 35MPa〇
[0017] 經(jīng)過以上工藝步驟后，取出陶瓷鋸片樣品，待測：
【主權(quán)項】
1. 一種復合陶瓷鋸片材料，其特征在于：所述復合陶瓷鋸片材料的組份配比包括TiB2 68% ~75%、（W,Ti)C18% ~25%、Ni4% ~7% 和Mo1% ~5%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復合陶瓷鋸片材料，其特征在于：所述復合陶瓷鋸片材 料的組份配比包括TiB2 73%、（W,Ti)C20%、Ni5% 和Mo2%。
3. -種根據(jù)權(quán)利要求1或2的復合陶瓷鋸片材料的制備方法，其特征在于：所述的制 備工藝按照以下步驟進行，（1)濕混球磨：將準備好的TiB2、(W,Ti)、Ni和Mo等原料按比例 配制好后放入聚氨醋桶內(nèi)用硬質(zhì)合金球在球磨機上連續(xù)球磨45~50h; (2)真空干燥：待 步驟（1)中的混合料球磨好后將球磨后的復合粉體放入真空干燥箱中干燥，控制干燥溫度 為100~110°C，控制干燥時間為60~80min; (3)過篩：將步驟（2)中干燥后的復合粉體 通過100目的不銹鋼篩網(wǎng)過篩，得到混合均勻的復合粉體，然后封裝備用；（4)熱壓燒結(jié)：將 步驟（3)中得到的復合粉體裝入模具中，在熱壓爐中進行真空熱壓燒結(jié)成型。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種復合陶瓷鋸片材料的制備方法，其特征在于：所述步驟 (1)中所用的原料在使用前均需要單獨球磨95~98h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種復合陶瓷鋸片材料的制備方法，其特征在于：所述步驟 (1)的球磨工藝中，控制球料的質(zhì)量比為（6~8) :1。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種復合陶瓷鋸片材料的制備方法，其特征在于：所述步 驟（4)的熱壓燒結(jié)工藝具體為燒結(jié)開始后以75°C/min的升溫速率從20°C升至1280~ 1310°C，然后保溫3~5min，保溫結(jié)束后以50°C/min的升溫速率升至1640~1660°C，保溫 40~55min，控制熱壓燒結(jié)壓力為28~35MPa。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復合陶瓷鋸片材料，涉及陶瓷材料技術(shù)領域，所述復合陶瓷鋸片材料的組份配比包括TiB2 68%～75%、(W,Ti)C 18%～25%、Ni 4%～7%和Mo 1%～5%，本發(fā)明還公開了一種復合陶瓷鋸片材料的制備方法，包括濕混球磨，真空干燥，過篩和熱壓燒結(jié)四個工藝步驟，該種方法制備出的復合陶瓷鋸片材料抗彎性能好，斷裂韌度高，不易斷裂，且硬度高，耐磨性好，微觀組織中粗大晶粒和氣孔少，組織分布均勻，且制備工藝簡單，易實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
【IPC分類】C04B35-58, C04B35-622
【公開號】CN104844219
【申請?zhí)枴緾N201510231780
【發(fā)明人】王樓鋒, 王志偉, 樓群英
【申請人】浙江阿波羅工具有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月9日