一种复合陶瓷锯片材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体涉及一种复合陶瓷锯片材料和一种复合陶瓷 锯片材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 切削加工是机械制造业中占主导地位的加工方法，刀具材料的发展对切削加工 的进步起决定性作用，陶瓷刀具因其具有高的耐磨性、耐热性、抗氧化性等优点，80年代 以来，已取得突破性进展，陶瓷刀具材料必将成为廿一世纪最主要的刀具材料之一，氮 化硅陶瓷由于具有高温下高强度、抗热震、抗蠕变和抗氧化等一系列优良性能，广泛应 用于切削刀具，但它也有明显的弱点，其韧性和抗弯强度较低、抗热震性能差，申请号为 CN201010220319. 7公开了一种梯度纳米复合陶瓷刀具材料及其制备方法，该刀具材料具有 五层对称梯度层次结构，相对于中心层对称的层中组分含量相同，相对中心层对称的层的 厚度也相同，梯度层厚度按第一层厚度/第二层厚度=第二层厚度/第三层厚度=0. 4确 定，其制备方法包括步骤：（1)按每层各组分的含量配料；（2)对各层中纳米颗粒进行分散；
[3] 将各层中其它材料与分散的纳米材料混料；(4)采用粉末分层铺填法和热压烧结工艺， 在真空环境中烧结，该发明提高了材料的抗弯强度和断裂韧性，而Ti(C，N)的梯度分层分 布，使得刀具材料的力学性能呈梯度阶梯变化，有效的缓解刀具表面残余热应力，但是该种 刀具材料抗弯强度和断裂韧度较低，制备方法复杂，实现大规模生产较难。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的问题是提供一种力学性能优异，制备工艺简单的复合陶瓷锯片 材料及其制备方法。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：所提供的一种复合陶瓷锯片材料， 所述复合陶瓷锯片材料的组份配比包括TiB 2 68%~75%、（W, Ti)C 18%~25%、Ni 4%~7% 和 Mo 1% ~5%。
[0005] 优选的，所述复合陶瓷锯片材料的组份配比包括TiB2 73%、（W, Ti) C 20%、Ni 5%和 Mo 2%〇
[0006] 一种复合陶瓷锯片材料的制备方法，所述的制备工艺按照以下步骤进行，（1)湿混 球磨：将准备好的TiB 2、（W，Ti)、Ni和Mo等原料按比例配制好后放入聚氨酯桶内用硬质合 金球在球磨机上连续球磨45~50h ; (2)真空干燥：待步骤（1)中的混合料球磨好后将球磨 后的复合粉体放入真空干燥箱中干燥，控制干燥温度为100~ll〇°C，控制干燥时间为60~ 80min ; (3)过筛：将步骤（2)中干燥后的复合粉体通过100目的不锈钢筛网过筛，得到混合 均匀的复合粉体，然后封装备用；（4)热压烧结：将步骤（3)中得到的复合粉体装入模具中， 在热压炉中进行真空热压烧结成型。
[0007] 优选的，所述步骤（1)中所用的原料在使用前均需要单独球磨95~98h。
[0008] 优选的，所述步骤（1)的球磨工艺中，控制球料的质量比为（6~8) :1。
[0009] 优选的，所述步骤（4)的热压烧结工艺具体为烧结开始后以75°C /min的升温速率 从20°C升至1280~1310°C，然后保温3~5min，保温结束后以50°C /min的升温速率升至 1640~1660°C，保温40~55min，控制热压烧结压力为28~35MPa。
[0010] 采用本发明的技术方案，通过设计出新型的TiB2基复合陶瓷锯片材料体系，由于 添加相（W，Ti) C和基体相TiB2热膨胀系数及弹性模量失配，产生局部应力场，导致裂纹在 扩展过程中发生偏转，增加裂纹扩展路径，消耗更多扩展能量，提高了 TiB2基复合陶瓷刀 具材料的断裂韧度，且金属相主要分布在基体TiB2与添加相（W，Ti) C所形成的晶界上，具 有弥散强化的作用，制备出了高性能的TiB2S复合陶瓷锯片，在制备过程中通过严格控制 各个工艺过程中的工艺参数，进一步提高了其综合力学性能，且制备工艺简单，植被周期 短，可实现大规模生产。
【附图说明】
[0011] 图1为本发明所述的一种复合陶瓷锯片材料的制备方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能 更易于被本领域技术人员理解，从而对发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0013] 实施例1: 一种复合陶瓷锯片材料及其制备方法，所述复合陶瓷锯片材料的组份配比包括TiB2 70%、（W，Ti)C 22%、Ni 6% 和 Mo 2%。
[0014] 一种复合陶瓷锯片材料的制备方法，所述的制备工艺按照以下步骤进行，（1)湿混 球磨：将原料在使用前单独球磨95h，然后将准备好的TiB 2、（W，Ti)、Ni和Mo等原料按比例 配制好后放入聚氨酯桶内用硬质合金球在球磨机上连续球磨45h，控制球料的质量比为6 : 1 ; (2)真空干燥：待步骤（1)中的混合料球磨好后将球磨后的复合粉体放入真空干燥箱中 干燥，控制干燥温度为l〇〇°C，控制干燥时间为60~80min ; (3)过筛：将步骤（2)中干燥后 的复合粉体通过100目的不锈钢筛网过筛，得到混合均匀的复合粉体，然后封装备用； (4)热压烧结：将步骤（3)中得到的复合粉体装入模具中，在热压炉中进行真空热压烧 结成型，热压烧结工艺具体为烧结开始后以75°C /min的升温速率从20°C升至1280°C，然后 保温3min，保温结束后以50°C /min的升温速率升至1640°C，保温40min，控制热压烧结压 力为28MPa。
[0015] 实施例2:其余与实施例1相同，不同之处在于所述复合陶瓷锯片材料的组份配 比包括TiB 2 73%、（W，Ti)C 20%、Ni 5%和Mo 2%;所述步骤（1)中，控制原料使用前的单独 球磨时间为96h，控制混合原料时的球磨时间为48h，控制球料的质量比为7 :1 ;所述步骤 (2)中，控制干燥温度为105°C，控制干燥时间为70°C ;所述步骤（4)中，烧结开始后升温 至1300°C，然后保温4min，保温结束后升温至1650°C，保温50min，控制热压烧结压力为 32MPa〇
[0016] 实施例3:其余与实施例1相同，不同之处在于所述复合陶瓷锯片材料的组份配 比包括TiB2 75%、（W，Ti)C 20%、Ni 4%和Mo 1%;所述步骤（1)中，控制原料使用前的单独 球磨时间为97h，控制混合原料时的球磨时间为49h，控制球料的质量比为8 :1 ;所述步骤 (2)中，控制干燥温度为108°C，控制干燥时间为72°C ;所述步骤（4)中，烧结开始后升温 至1305°C，然后保温5min，保温结束后升温至1655°C，保温53min，控制热压烧结压力为 35MPa〇
[0017] 经过以上工艺步骤后，取出陶瓷锯片样品，待测：
【主权项】
1. 一种复合陶瓷锯片材料，其特征在于：所述复合陶瓷锯片材料的组份配比包括TiB2 68% ~75%、（W,Ti)C18% ~25%、Ni4% ~7% 和Mo1% ~5%。
2. 根据权利要求1所述的一种复合陶瓷锯片材料，其特征在于：所述复合陶瓷锯片材 料的组份配比包括TiB2 73%、（W,Ti)C20%、Ni5% 和Mo2%。
3. -种根据权利要求1或2的复合陶瓷锯片材料的制备方法，其特征在于：所述的制 备工艺按照以下步骤进行，（1)湿混球磨：将准备好的TiB2、(W,Ti)、Ni和Mo等原料按比例 配制好后放入聚氨醋桶内用硬质合金球在球磨机上连续球磨45~50h; (2)真空干燥：待 步骤（1)中的混合料球磨好后将球磨后的复合粉体放入真空干燥箱中干燥，控制干燥温度 为100~110°C，控制干燥时间为60~80min; (3)过筛：将步骤（2)中干燥后的复合粉体 通过100目的不锈钢筛网过筛，得到混合均匀的复合粉体，然后封装备用；（4)热压烧结：将 步骤（3)中得到的复合粉体装入模具中，在热压炉中进行真空热压烧结成型。
4. 根据权利要求3所述的一种复合陶瓷锯片材料的制备方法，其特征在于：所述步骤 (1)中所用的原料在使用前均需要单独球磨95~98h。
5. 根据权利要求3所述的一种复合陶瓷锯片材料的制备方法，其特征在于：所述步骤 (1)的球磨工艺中，控制球料的质量比为（6~8) :1。
6. 根据权利要求3所述的一种复合陶瓷锯片材料的制备方法，其特征在于：所述步 骤（4)的热压烧结工艺具体为烧结开始后以75°C/min的升温速率从20°C升至1280~ 1310°C，然后保温3~5min，保温结束后以50°C/min的升温速率升至1640~1660°C，保温 40~55min，控制热压烧结压力为28~35MPa。
【专利摘要】本发明公开了一种复合陶瓷锯片材料，涉及陶瓷材料技术领域，所述复合陶瓷锯片材料的组份配比包括TiB2 68%～75%、(W,Ti)C 18%～25%、Ni 4%～7%和Mo 1%～5%，本发明还公开了一种复合陶瓷锯片材料的制备方法，包括湿混球磨，真空干燥，过筛和热压烧结四个工艺步骤，该种方法制备出的复合陶瓷锯片材料抗弯性能好，断裂韧度高，不易断裂，且硬度高，耐磨性好，微观组织中粗大晶粒和气孔少，组织分布均匀，且制备工艺简单，易实现大规模生产。
【IPC分类】C04B35-58, C04B35-622
【公开号】CN104844219
【申请号】CN201510231780
【发明人】王楼锋, 王志伟, 楼群英
【申请人】浙江阿波罗工具有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月9日