專利名稱：高韌性耐磨損陶瓷復(fù)合刀具材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及陶瓷材料領(lǐng)域，具體地說就是提供了一種以TiC、TiNTi(C、N)、SiC為基體含高溫合金相的陶瓷材料，其兼具有高硬度與良好的韌性，適合于制作刀具。
用陶瓷做刀具材料，如文獻(xiàn)(1)(4)中提供的Sl3N4、Al2O3等雖然具有較好的耐磨性，但是脆性問題不能解決，因而只適合于切削冷硬鑄鐵和淬火鋼，而對大多數(shù)高韌性的鋼種則不能切削。為提高這類陶瓷材料的韌性，曾有過利用ZrO2的馬氏體相變消除裂紋尖端的應(yīng)力集中來改善Al2O3韌性的報(bào)導(dǎo)(2)(3)，斷裂韌性值可達(dá)K1C＝10MPam1/2，高于普通陶瓷K1c＝3～8MPam1/2，硬度值Hv＝14GPa，遺憾的是這種馬氏體相變是不可逆的，300℃以上增韌效果全部失去，不能重復(fù)使用，即經(jīng)歷不了熱疲勞環(huán)境。
本發(fā)明的目的在于提供一種陶瓷材料，使其既具有高的硬度又具有較強(qiáng)的韌性，且增韌效果穩(wěn)定。
本發(fā)明以TiC，TiN，Ti(N，C)、SiC粉之一種或幾種作為基體，以Ni，Ti，Al，Cr，Co粉之一或幾種作為燒結(jié)劑，并引入TiAl，NiTi，NiAl之一或幾種作為高溫合金相成份，其具體的配方如下(重量百分比)燒結(jié)劑高溫合金相成份基體0.1～65 0.1～5 余量其中燒結(jié)劑中各種元素成份有如下限定Nl 5～30 Tl 0.5～5 Al 0.1～2，Cr 5～30 Co 0.1～2。各種高溫合金相成份限制如下TlAl0.1～5，NlTI0.1～10，NlAl0.1～5。本發(fā)明中Nl、Tl、Al、Cr、Co所起的作用主要是作為燒結(jié)劑，使得陶瓷材料更加致密，同時(shí)，它們又可部分地固溶到TiAl，NiTi，NiAl中去，或者相互間形成高溫合金相，這種高溫合金相具有馬氏體相變，并且是可逆的，如Ti3Al-NiAl相等，從而達(dá)到陶瓷增韌的效果，同時(shí)能在熱環(huán)境中反復(fù)使用而不喪失韌性。本陶瓷可用熱壓或燒結(jié)的方法成型，溫度在1300℃～1600℃之間。本發(fā)明所提供的這種復(fù)合陶瓷斷裂韌性可達(dá)20MPm1/2以上，適合于切削高韌性的合金如不銹鋼，化纖工業(yè)中的纖維，化工工業(yè)中的塑料，也可作為其它耐磨件應(yīng)用于機(jī)械，化工、電子等工業(yè)中，下面詳述實(shí)施例。
實(shí)施例1.
TiC粉6.4g、Ti粉0.2g、6061Al粉0.1g、Cr粉3g，TiNi粉0.2g、NiAl粉0.1g，機(jī)械混合后在N2氣中1300℃，1小時(shí)處理，干壓成型，1550℃燒結(jié)，硬度為HV＝16Gpa，韌性K1c＝20MPam1/2。
實(shí)施例2Ti(N，C)粉5.5g、Ti粉0.1g，Al粉0.05g、Ni粉2g、Cr粉2g、Co粉0.05g、NiAl粉0.1g、TiNi粉0.2g混合，干壓成型，1300℃20MPa壓力下熱壓燒結(jié)。K1c＝20MPam1/2，Hv＝16GPa。
權(quán)利要求
1.一種陶瓷刀具材料，其特征在于陶瓷材料成份由如下三種組元構(gòu)成(1)以TlC，TlAl，Tl(N，C)SlC之一種或幾種作為基體組元；(2)以Nl，Tl，Al，Cr，Co粉之一或幾種作為燒結(jié)劑組元；(3)以TlAl，NlTl，NlAl之一或幾種作為具有馬氏體相變的高溫合金相組元。
2.按權(quán)利要求1所述陶瓷材料，其特征在于，具體配方如下燒結(jié)劑在應(yīng)力誘導(dǎo)下產(chǎn)生馬氏體相變基體的高溫合金成分0.1～65 0.1～9 余量
3.按權(quán)利要求2所述陶瓷材料，其特征在于，燒結(jié)劑中各種元素成份有如下限定Co 0.1～2，Ni 5～30，Ti 0.5～5，Al 0.1～2，Cr 5～30。
4.按權(quán)利要求2所述陶瓷材料，其特征在于，各種高溫合金相成份制如下TiAl 0.1～5，NlTl 0.1～10，NlAl 0.1～5。
5.按權(quán)利要求2所述陶瓷材料，其特征在于，可用熱壓或燒結(jié)的方法成型，溫度應(yīng)控制在1300℃～1600℃之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及陶瓷材料領(lǐng)域，具體地說就是提供了一種以TiC，TiN，Ti(C，N)，SiC為基體并含高溫合金相的陶瓷材料，具體配方如下燒結(jié)劑 高溫合金成分 基體0.1～65 0.1～5 余量用熱壓或燒結(jié)成型。本發(fā)明所提供的陶瓷材料兼具有高硬度與良好的韌性，適合于制作刀具。
文檔編號C04B35/65GK1077941SQ9210613
公開日1993年11月3日 申請日期1992年4月21日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月21日
發(fā)明者周延春, 陳聲崎 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所