一种高性能Si₃N₄-TiC_0.5N_0.5复合梯度陶瓷刀具材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高性能Si₃N₄‑TiC_0.5N_0.5复合梯度陶瓷刀具材料及其制备方法，梯度刀具材料表层以SNTC₁为原料，以Al₂O₃和Re₂O₃为烧结助剂；心部以SNTC₂为原料，以β‑Si₃N₄晶种、Al₂O₃和Re₂O₃为烧结助剂；将表层和心部混合粉体按照一定顺序装入热压炉模具，通过热压烧结制备表硬心韧高性能Si₃N₄‑TiC_0.5N_0.5复合梯度陶瓷刀具材料。利用该方法所制备的陶瓷刀具材料的相对密度高于97％，表层硬度为15～25GPa，断裂韧性为3～10MPa·m^1/2，I_α/I_β为0.30～0.90；心部硬度为10～20GPa，断裂韧性为6～14MPa·m^1/2，I_α/I_β为0～0.20。本发明通过引入纳米级和微米级TiC_0.5N_0.5、β‑Si₃N₄晶种及梯度结构，实现了一种表硬心韧高性能Si₃N₄‑TiC_0.5N_0.5复合梯度陶瓷刀具材料的制备。