复相陶瓷刀具材料及其加工工艺

摘要

本发明涉及到陶瓷刀具材料，一种复相陶瓷刀具材料及其加工工艺，是在碳化硅晶须(SiCw)增韧氧化铝(Al2O3)陶瓷刀具材料中，加入价格便宜的碳化硅颗粒(SiCp)，替代部分价格很贵的碳化硅晶须(SiCw)，经弥散处理后热压成型，该发明通过晶须增韧和颗粒弥散的协同作用来提高陶瓷刀具材料的断裂韧性和强度，从而生产出一种性能价格比合理、性能优良、先进实用的陶瓷刀具材料。

说明书

本发明涉及到工程陶瓷材料，尤其是陶瓷刀具材料，一种复相陶瓷刀具材料及其加工工艺。

目前广泛使用的普通陶瓷刀具材料的最大弱点是脆性大，即断裂韧性和抗弯强度低。长期以来，人们为了提高陶瓷刀具材料的断裂韧性，已经做了大量的工作，效果最为显著的是晶须增韧。自1986年开始，欧美市场上有碳化硅晶须(SiC_w)增韧氧化铝(Al₂O₈)陶瓷刀具材料问世，在国内山东工业大学于1989年研制出了SiC_w增韧Al₂O_s基陶瓷刀具材料JX-1，其机械物理性能达到或超过国外同类产品的性能。另外，长沙工程陶瓷公司和冷水江陶瓷工具厂于1993年也研制成功了晶须增韧氧化铝基AW9和氮化硅基SW21陶瓷刀具材料，但是，晶须原料的价格较高，国产SiC_w的价格是碳化硅粉(SiC_p)的10-12倍左右，导致晶须陶瓷刀具材料价格高，性能价格比不合理.

本发明的目的是利用国产原料，通过晶须增韧和颗粒弥散的协同作用来提高陶瓷刀具材料的断裂韧性和强度，从而发明一种价格适宜，性能优良、先进实用的陶瓷刀具材料。

本发明的基本构思是在碳化硅晶须(SiC_w)增韧氧化铝(Al₂O₃)陶瓷刀具材料中，用价格便宜的SiC_p替代部分SiC_w，经弥散处理后热压成型，生产出性能优良的复相陶瓷刀具材料，

复相陶瓷刀具材料的组成成份比例为(体积比)：SiC_p15-25％，SiC_w5-15％，MgO0.5-1.5％，Y₂O₃0-1.5％，其余为Al₂O₃。

复相陶瓷刀具材料加工工艺包括弥散处理工艺和热压成型工艺，弥散处理工艺是将Al₂O₃与SiC_p的稀浆于球磨机中球磨混合5-10小时，然后加入经超声波处理的SiC_w浆，混合1小时，经真空干燥后用100目筛筛选，热压工艺为：在1700℃-1900℃的温度下加压30MPa，热压1小时成型。

本发明采用增韧补强协同作用来提高陶瓷刀具材料的断裂韧性和强度，其构思新颖，用价格便宜的SiC_p替代部份价格很贵的SiC_w，降低了材料成本，其性能价格比合理。

实施例：

按实施例附表中所列的组成成分，先将Al₂O₃和SiC_p、MgO及Y₂O₃(实施例2没有)的稀浆(加无水乙醇)于缸式球磨机中用Al₂O₃球混合5-10小时，然后加入经超声波处理的SiC_w浆，再将整个混合料混匀处理1小时，混匀后将此混合料放入真空干燥箱中干燥，干燥后用100目筛筛选，用石墨模在氢气气氛中，按实施例附表中所列的温度，加压30MPa，烧结1小时即得到致密度高于99％的胚料，经切割磨光后即制成复相陶瓷刀具。

说明书 实施例附表

 编号               组成成分(体积比)  加热  温度  压力 (MPa)                机械性能   Al₂O₃ SiC_p SiC_w  M_aO Y₂O₃  硬度(HRA) 断裂韧性 K₁₀(MPam)  抗弯强度    (MPa)   1   68％ 15％ 15％  1％    1％ 1800℃   30  94.6±0.2  8.1±0.8  700±50   2   69％ 25％ 5％  1％     0 1700℃   30  94.1±0.2  7.2±0.2  630±20