一種高性能Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub>?TiC<sub>0.5</sub>N<sub>0.5</sub>復(fù)合梯度陶瓷刀具材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高性能Si3N4?TiC0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料及其制備方法，梯度刀具材料表層以SNTC1為原料，以Al2O3和Re2O3為燒結(jié)助劑；心部以SNTC2為原料，以β?Si3N4晶種、Al2O3和Re2O3為燒結(jié)助劑；將表層和心部混合粉體按照一定順序裝入熱壓爐模具，通過(guò)熱壓燒結(jié)制備表硬心韌高性能Si3N4?TiC0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料。利用該方法所制備的陶瓷刀具材料的相對(duì)密度高于97％，表層硬度為15～25GPa，斷裂韌性為3～10MPa·m1/2，Iα/Iβ為0.30～0.90；心部硬度為10～20GPa，斷裂韌性為6～14MPa·m1/2，Iα/Iβ為0～0.20。本發(fā)明通過(guò)引入納米級(jí)和微米級(jí)TiC0.5N0.5、β?Si3N4晶種及梯度結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了一種表硬心韌高性能Si3N4?TiC0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料的制備。
【專利說(shuō)明】
_種高性能S i 3N4-T i Co5No5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，特別涉及一種高性能Si3N4-TiCtL5NtL5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)航空航天、風(fēng)力發(fā)電、汽車等制造業(yè)的高速發(fā)展，越來(lái)越多的零部件加工需要使用高速、高效、超精密數(shù)控加工設(shè)備，因此對(duì)刀具材料的要求不斷提升。目前，國(guó)內(nèi)外高速加工專用刀具普遍采用硬質(zhì)合金及其涂層刀具，但隨著綠色加工的提出，硬質(zhì)合金刀具在未來(lái)的加工體系中具有很大的局限性，迫切需要開(kāi)發(fā)可以承受更高切削速度和切削溫度的刀具材料。Si3N4陶瓷刀具因具有較高的硬度、耐磨性及良好的高溫力學(xué)性能，與金屬的親和力小，化學(xué)穩(wěn)定性好，在高速切削領(lǐng)域和切削難加工材料方面，具有著硬質(zhì)合金刀具無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。3丨辦4陶瓷刀具材料的主要添加相有11(:、(￥，11)(:、1^11^^5丨(:等，與單相Si3N4陶瓷材料相比，添加第二相TiCQ.5NQ.5能顯著提高Si3N4基復(fù)合陶瓷材料的抗彎強(qiáng)度和耐磨性。趙軍等借鑒梯度功能材料概念，首次提出對(duì)陶瓷刀具材料的組成分布、微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)以形成梯度模型。國(guó)外學(xué)者也相繼應(yīng)用梯度功能的概念設(shè)計(jì)材料，開(kāi)發(fā)了高性能梯度功能硬質(zhì)合金切削刀具，與均質(zhì)硬質(zhì)合金刀具相比具有高的抗磨損和抗破損能力、高的抗熱震性。山東大學(xué)鄭光明采用梯度結(jié)構(gòu)制備并研究了 Sialon-Si3N4梯度納米復(fù)合陶瓷刀具的抗摩擦磨損性能、抗熱沖擊及抗疲勞性能。結(jié)果表明，在相同條件下，梯度陶瓷材料的摩擦系數(shù)和磨損率、抗熱沖擊及熱疲勞性能均低于均質(zhì)陶瓷材料。但是，與均質(zhì)材料相比，這些梯度陶瓷材料界面之間因成分突變而存在較強(qiáng)的殘余應(yīng)力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提供一種界面間殘余應(yīng)力小、成本低、工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境友好的高性能Si3N4-TiCQ.5NQ.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料。
[0004]本發(fā)明的另一目的在于提供一種上述高性能Si3N4-TiCQ.5NQ.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料的制備方法。
[0005]本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0006]一種高性能S i 3N4-T i C0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料的制備方法，包括下述步驟:
[0007](I)將Si3N4粉和TiCQ.5NQ.5(納米級(jí))粉按照體積分?jǐn)?shù)比為60?98%:2?40%的配比經(jīng)混料、超聲分散、干燥后，得到Si3N4-TiC0.5Nq.5 (納米級(jí))復(fù)合粉體SNTC1;將Si3N4粉和TiCQ.5NQ.5(微米級(jí))粉按照體積分?jǐn)?shù)比為60?98%:2?40%的配比經(jīng)混料、超聲分散、干燥后，得到Si3N4-T i CQ.5NQ.5(微米級(jí))復(fù)合粉體SNTC2;
[0008](2)梯度刀具材料表層以SNTC1為原料，以Al2O3和Re2O3為燒結(jié)助劑；按照SNTC1:AhO3 = Re2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為80?98%:1?10%:1?10%的配比，經(jīng)混料、干燥后，得到SNTC1-Al2O3-Re2O3 的混合粉體；
[0009](3)梯度刀具材料心部以SNTC2為原料，以P-Si3N4晶種、Al2O3和Re2O3為燒結(jié)助劑；按照SNTC2 J-Si3N4晶種:Al2O3:Re2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為60?98%:1?20%:0.5?10%:0.5?10%的配比，經(jīng)混料、干燥后，得至IjSNTC2-P-Si3N4晶種-Al2O3-Re2O3的混合粉體；
[0010](4)將SNTC1-Al2O3-Re2O3混合粉體作為陶瓷刀具材料表層成分，SNTC2-P-Si3N^aB種-Al2O3-Re2O3混合粉體作為陶瓷刀具材料心部成分，按照SNTC1-Al2O3-Re2Oh SNTC2-P-Si3N4晶種-Al2O3-Re2O3、SNTC1-Al2O3-Re2O3的順序裝入熱壓爐模具，通過(guò)熱壓燒結(jié)，獲得表硬心韌的高性能Si3N4-TiCQ.5NQ.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料。
[0011 ]所述1^為3(:、￥、1^、06、？1'、副、？111、3111411、6(1、1'13、07、!10 41'、1'111、￥13、1^1中的任一種。
[0012]步驟(I)中，Si3N4粉的純度為95?100%，粒徑為〈10ym;TiCQ.5N().5(納米級(jí))粉的粒徑〈100]1111;110).5仏.5(微米級(jí))粉的粒徑為1.611111。
[0013]步驟(I)中，Si3N4與TiCQ.5N0.5(納米級(jí))、Si3N4與TiCQ.5N0.5(微米級(jí))按所述體積分?jǐn)?shù)比進(jìn)行配料，以乙醇為溶劑，以Si3N4球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，在球磨機(jī)上混合4?24h，超聲分散、干燥后，得到Si3N4-TiC0.5N0.5(納米級(jí))混合粉體SNTC1, Si3N4-TiC0.5N0.5(微米級(jí))混合粉體SNTC2o
[0014]所述球磨機(jī)是輥式球磨機(jī)，在輥式球磨機(jī)上混合24h。
[0015]所述超聲分散的功率為600W，20kHz，時(shí)間3min。
[0016]步驟(I)中，Si3N4:TiC0.5N().5(納米級(jí))的體積分?jǐn)?shù)比為70%:30%;Si3N4:TiCQ.5N0.5(微米級(jí))的體積分?jǐn)?shù)比為70 %: 30 %。
[0017]步驟(2)中，Al2O3粉的純度為99.9% ;Re203粉的純度為99.9%。
[0018]步驟(3)中，f3_Si3N4晶種的純度為99.9%。
[0019]步驟(4)中，制備的刀具心部厚度為5?50mm，表層厚度為0.5?10mm。
[0020]步驟(2)和(3)中，混料是指以乙醇為溶劑，以Si3N4球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，在球磨機(jī)上混合4 ?24h0
[0021 ]所述球磨機(jī)是輥式球磨機(jī)，在輥式球磨機(jī)上混合24h。
[0022]步驟(2)中，SNTC1= Al2O3 = Re2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為92%:2%:6%，其中Re = Y。
[0023]步驟(3)中，SNTC2J-Si3N4晶種:Al2O3 = Re2O3 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為 89%:3%:2%:6%，其中Re = Y。
[0024]步驟(4)中，熱壓燒結(jié)是指:將表層和心部的混合粉體按照SNTC1-Al2O3-Re2O^SNTC2Hi3N4晶種-Al2O3-Re2O3和SNTC1-Al2O3-Re2O3的順序放入熱壓爐模具中，以50°C/min的升溫速率將溫度升至1000?1750 0C，并保溫0.5?4h，保溫過(guò)程軸向加壓為I?30MPa，整個(gè)燒結(jié)過(guò)程N(yùn)2壓力為latm。
[0025]上述熱壓燒結(jié)的條件優(yōu)選:以50°C/min的升溫速率將溫度升至1650°C，并保溫lh，保溫過(guò)程軸向加壓為30MPa，整個(gè)燒結(jié)過(guò)程N(yùn)2壓力為latm。
[0026]采用上述方法制備得到的高性能Si3N4-TiC0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料，其相對(duì)密度高于96%，表層硬度為15?25GPa，斷裂韌性為3?1MPa.m1/2，Ia/Ie為030?0.90 ；心部硬度為 10?20GPa，斷裂韌性為6?14MPa.m1/2，Ia/If^(h05?(h30。
[0027]優(yōu)選地，高性能Si3N4-TiC0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料的相對(duì)密度為99.5%，表層硬度為22GPa，斷裂韌性為5MPa.1111氣1。/1{!為0.80;心部硬度為176?&，斷裂韌性為1110^.mAWlf!為 0.05 ο
[0028]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0029](I)本發(fā)明表層引入納米級(jí)TiC0.5N0.5抑制了 Ct-Si3N4到f3_Si3N4的轉(zhuǎn)變，提高了陶瓷刀具材料的硬度和耐磨損性能，心部引入微米級(jí)TiC0.5N0.5及P-Si3N^dtja-Si3NdlJP-Si3N4的轉(zhuǎn)變程度增強(qiáng)，且存在較多的長(zhǎng)棒狀P-Si3N4晶粒而使其斷裂韌性提高。
[0030](2)相對(duì)于傳統(tǒng)燒結(jié)的Si3N4陶瓷刀具材料，本發(fā)明通過(guò)引入梯度結(jié)構(gòu)及納米級(jí)和微米級(jí)的TiCQ.5NQ.5制備的Si3N4-TiCQ.5NQ.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料具有更優(yōu)異的力學(xué)性能，能顯著提高陶瓷刀具的耐磨損性能和使用壽命，且在高速連續(xù)切削過(guò)程中表現(xiàn)出很強(qiáng)的自礪性。
[0031](3)相對(duì)于傳統(tǒng)梯度陶瓷材料，本發(fā)明心部和表層所采用原料和燒結(jié)助劑均相同而使其界面間殘余應(yīng)力較小，力學(xué)性能更優(yōu)異。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。下述所使用的實(shí)驗(yàn)方法若無(wú)特殊說(shuō)明，均為本技術(shù)領(lǐng)域現(xiàn)有常規(guī)的方法，所使用的配料或材料，如無(wú)特殊說(shuō)明，均為通過(guò)商業(yè)途徑可得到的配料或材料。
[0033]實(shí)施例1
[0034]本發(fā)明的表硬心韌高性能Si3N4-TiCQ.5NQ.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料的制備方法，具體包括如下步驟:
[0035](I)以Si3N4粉為原料，按照Si3N4:TiC0.5N().5(納米級(jí)和微米級(jí))的體積分?jǐn)?shù)為70%:30%的配比進(jìn)行混料，以乙醇為溶劑，以Si3N4球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，在輥式球磨機(jī)上混合24h，經(jīng)超聲分散、干燥后，得到Si3N4-TiCQ.5NQ.5(納米級(jí))復(fù)合粉體SNTCdPSi3N4-TiCQ.5N().5(微米級(jí))復(fù)合粉體SNTC2;
[0036]⑵梯度刀具材料表層以SNTC1為原料，以Al2O3和Re2O3為燒結(jié)助劑;心部以SNTC2為原料，以f3_Si3N4晶種、Al2O3和Re2O3為燒結(jié)助劑，其中Re = Y。
[0037]本實(shí)施例中，表層按照SNTC1 = Al2O3 = Y2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為92%:2%:6%的配比進(jìn)行混料，心部按照SNTC2W-Si3N4晶種:Al2O3 = Y2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為89%:3%:2%:6%的配比進(jìn)行混料，以乙醇為溶劑，以Si3N4球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，在輥式球磨機(jī)上混合24h，干燥后，得到表層為SNTC1-Al2O3-Y2O3的混合粉體，心部為SNTC2Ui3N4晶種-Al2O3-Y2O3的混合粉體。
[0038](S)SNTC1-Al2O3-Y2O3混合粉體作為陶瓷刀具材料表層成分，SNTC2-P-Si3N^d*-Al2O3-Y2O3混合粉體作為陶瓷刀具材料心部成分，按照SNTC1-Al2O3-Y2O^ SNTC2-P-Si3N4晶種-Al2O3-Y2O3和SNTC1-Al2O3-Y2O3順序裝入熱壓爐模具，以50°C/min的升溫速率將溫度升至16500C，并保溫Ih，保溫過(guò)程軸向加壓為30MPa，整個(gè)燒結(jié)過(guò)程N(yùn)2壓力為latm，通過(guò)熱壓燒結(jié)制備表硬心韌高性能Si3N4-TiCQ.5NQ.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料。
[0039 ]本實(shí)施例制備得到的表硬心韌高性能S i 3N4-T i C0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料的相對(duì)密度為99.5%,表層硬度為22GPa，斷裂韌性為5MPa.m1/2，Wle為0.80 ;心部硬度為176卩&，斷裂韌性為11]\0^.m1/2，Wlfi為0.05 0
[0040] 實(shí)施例2
[0041 ]本發(fā)明實(shí)施例的表硬心韌高性能Si3N4-TiCQ.5NQ.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料的制備方法，具體如下:以S i 3 N 4粉為原料，按照S i 3 N 4: T i C ο.5 N ο.5 (納米級(jí)和微米級(jí))的體積分?jǐn)?shù)為60%:40%的配比進(jìn)行混料，以乙醇為溶劑，以Si3N4球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，在輥式球磨機(jī)上混合24h，經(jīng)超聲分散、干燥后，得到Si3N4-TiCQ.5NQ.5(納米級(jí))復(fù)合粉體SNTC^Si3N4-TiC0.5N0.5(微米級(jí))復(fù)合粉體SNTC2;表層按照SNTC1: Al2O3: Y2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為90%: 5%: 5%的配比進(jìn)行混料，心部按照SNTC2:f3-Si3N4晶種:Al2O3:Y2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為87%:3%:5%:5%的配比進(jìn)行混料，以乙醇為溶劑，以Si3N4球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，在輥式球磨機(jī)上混合24h，干燥后，得到表層為SNTC1-Al2O3-Y2O3的混合粉體，心部為SNTC2-f3-Si3N4晶種-Al2O3-Y2O3的混合粉體。按照實(shí)施例1方法制備Si3N4-TiCQ.5NQ.5復(fù)合梯度陶瓷，其中以40°C/min的升溫速率將溫度升至17000C，并保溫Ih，保溫過(guò)程軸向加壓為25MPa，整個(gè)燒結(jié)過(guò)程N(yùn)2壓力為latm，通過(guò)熱壓燒結(jié)制備表硬心韌高性能Si3N4-TiCQ.5NQ.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料。
[0042 ]本實(shí)施例制備得到的表硬心韌高性能S i 3N4-T i C0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料的相對(duì)密度為99 %，表層硬度為21GPa，斷裂韌性為5.5MPa.m1/2，Ia/Ie為0.70 ;心部硬度為17.5GPa，斷裂韌性為 12MPa.為O。
[0043]實(shí)施例3
[0044]本發(fā)明實(shí)施例的表硬心韌高性能Si3N4-TiCQ.5NQ.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料的制備方法，具體如下:以S i 3 N 4粉為原料，按照S i 3 N 4: T i C ο.5 N ο.5 (納米級(jí)和微米級(jí))的體積分?jǐn)?shù)為60%:30%的配比進(jìn)行混料，以乙醇為溶劑，以Si3N4球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，在輥式球磨機(jī)上混合24h，經(jīng)超聲分散、干燥后，得到Si3N4-TiCQ.5NQ.5(納米級(jí))復(fù)合粉體SNTC^Si3N4-TiC0.5N0.5(微米級(jí))復(fù)合粉體SNTC2;表層按照SNTC1: Al2O3:Lu2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為90%: 2%:6%的配比進(jìn)行混料，心部按照SNTC2: P-Si3N4晶種:Al2O3: Lu2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為87 %:3%:2%:6%的配比進(jìn)行混料，以乙醇為溶劑，以Si3N4球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，在輥式球磨機(jī)上混合24h，干燥后，得到表層為SNTC1-Al2O3-Lu2O3的混合粉體，心部為SNTC2Ui3N4晶種-Al2O3-Lu2O3的混合粉體。按照實(shí)施例1方法制備S i 3N4-T i C0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料，其中以50 °C /mi η的升溫速率將溫度升至1600°C，并保溫2h，保溫過(guò)程軸向加壓為35MPa，整個(gè)燒結(jié)過(guò)程N(yùn)2壓力為latm，通過(guò)熱壓燒結(jié)制備表硬心韌高性能Si3N4-TiCQ.5NQ.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料。
[0045 ]本實(shí)施例制備得到的表硬心韌高性能S i 3N4-T i C0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料的相對(duì)密度為99.5%,表層硬度為22GPa，斷裂韌性為4.5MPa.m1/2，Ia/Ie為0.75;心部硬度為166卩&，斷裂韌性為11]\0^.m1/2，Wlfi為0.05 0
[0046]實(shí)施例4
[0047]本發(fā)明實(shí)施例的表硬心韌高性能Si3N4-TiCQ.5NQ.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料的制備方法，具體如下:以S i 3 N 4粉為原料，按照S i 3 N 4: T i C ο.5 N ο.5 (納米級(jí)和微米級(jí))的體積分?jǐn)?shù)為60%:30%的配比進(jìn)行混料，以乙醇為溶劑，以Si3N4球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，在輥式球磨機(jī)上混合24h，經(jīng)超聲分散、干燥后，得到Si3N4-TiCQ.5NQ.5(納米級(jí))復(fù)合粉體SNTC^Si3N4-TiC0.5N0.5(微米級(jí))復(fù)合粉體SNTC2 ；表層按照SNTC1 = Al2O3: La2O3: Lu2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為90 %:2%:3%:3%的配比進(jìn)行混料，心部按照SNTC2: P-Si3N4晶種:Al2O3: La2O3: Lu2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為87 %:3%:2%:3%:3%的配比進(jìn)行混料，以乙醇為溶劑，以Si3N4球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，在輥式球磨機(jī)上混合24h，干燥后，得到表層為SNTC1-Al2O3-La2O3-Lu2O3的混合粉體，心部為SNTC2-f3-Si3N^aB種-Al2O3-La2O3-Lu2O3的混合粉體。按照實(shí)施例1方法制備Si3N4-TiC0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷，其中以50°C/min的升溫速率將溫度升至1650°C，并保溫lh，保溫過(guò)程軸向加壓為30MPa，整個(gè)燒結(jié)過(guò)程犯壓力為latm，通過(guò)熱壓燒結(jié)制備表硬心韌高性能Si3N4-TiCQ.5NQ.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料。
[0048]本實(shí)施例制備得到的表硬心韌高性能Si3N4-TiCQ.5NQ.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料的相對(duì)密度為99.5%,表層硬度為21.5GPa，斷裂韌性為5MPa.m1/2，Ια/Ie為0.7 ;心部硬度為17GPa，斷裂韌性為 11.5MPa.為O。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高性能Si3N4-TiC0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于包括下述步驟: (I)將Si3N4粉和TiC0.5N0.5納米級(jí)粉按照體積分?jǐn)?shù)比為60?98%: 2?40%的配比經(jīng)混料、超聲分散、干燥后，得到Si3N4-TiCQ.5NQ.5納米級(jí)復(fù)合粉體SNTCd^SisN^mTiCoJ0.^j米級(jí)粉按照體積分?jǐn)?shù)比為60?98%:2?40%的配比經(jīng)混料、超聲分散、干燥后，得到Si3N4-TiC0.5Nq.5微米級(jí)復(fù)合粉體SNTC2; ⑵梯度刀具材料表層以SNTC1為原料，以Al2O3和Re2O3為燒結(jié)助劑；按照SNTC1 = Al2O3:Re2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為80?98 %:1?10%:1?10%的配比，經(jīng)混料、干燥后，得到SNTC1-Al203-Re203的混合粉體； (3)梯度刀具材料心部以SNTC2為原料，以P-Si3N4晶種、Al2O3和Re2O3為燒結(jié)助劑；按照SNTC2W-Si3N4晶種:Al2O3-Re2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為60?98%:1 ?20%:0.5?10%:0.5?10%的配比，經(jīng)混料、干燥后，得至l」SNTC2_0_Si3N4晶種-Al203_Re203的混合粉體； (4)將SNTC1-Al2O3-Re2O3混合粉體作為陶瓷刀具材料表層成分，SNTC2-P-Si3N^d*-Al2O3-Re2O3混合粉體作為陶瓷刀具材料心部成分，按照SNTC1-Al2O3-Re2Oh SNTC2-P-Si3N4晶種-Al203-Re203、SNTC1-Al2O3-Re2O3的順序裝入熱壓爐模具，通過(guò)熱壓燒結(jié)，獲得表硬心韌的高性能Si3N4-TiCQ.5NQ.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能Si3N4-TiC0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于:1^為3(3、￥、]^1、06、？1'、則、？111、3111411、6(1、1'13、07、!10 41'、1'111、￥13、1^1中的任一種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能Si3N4-TiC0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于:步驟(I)中，Si3N4與TiC0.5N0.5納米級(jí)粉、Si3N4與TiC0.5N0.5微米級(jí)粉按所述體積分?jǐn)?shù)比進(jìn)行配料，以乙醇為溶劑，以Si3N4球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，在球磨機(jī)上混合4?24h，超聲分散、干燥后，得到Si3N4-TiC0.5N().5納米級(jí)混合粉體SNTChSi3NrTiCtL5NtL5微米級(jí)混合粉體SNTC2。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能Si3N4-TiC0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于:步驟(I)中，Si3N4:TiC0.5N().5納米級(jí)粉的體積分?jǐn)?shù)比為70%:30% ;Si3N4:TiC0.5N0.5微米級(jí)粉的體積分?jǐn)?shù)比為70%:30%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能Si3N4-TiC0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于:步驟(4)中，制備的刀具心部厚度為5?50_，表層厚度為0.5?10_。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能Si3N4-TiC0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，SNTCi: Al2O3: Re2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為92%:2%:6%，其中Re = Y。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能Si3N4-TiC0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于:步驟(3)中，SNTC2A-Si3N4晶種:Al203:Re203的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為89%:3%:2%:6%，其中Re = Y。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高性能Si3N4-TiC0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于:步驟(4)中，熱壓燒結(jié)是指:將表層和心部的混合粉體按照SNTC1-Al2O3-Re2O3、SNTC2Hi3N4晶種-Al2O3-Re2O3和SNTC1-Al2O3-Re2O3的順序放入熱壓爐模具中，以50°C/min的升溫速率將溫度升至1000?1750 0C，并保溫0.5?4h，保溫過(guò)程軸向加壓為I?30MPa，整個(gè)燒結(jié)過(guò)程N(yùn)2壓力為latm。9.一種高性能Si3N4-TiC0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料，其特征在于:采用權(quán)利要求1?8任一項(xiàng)所述制備方法制備得到，其相對(duì)密度高于96%，表層硬度為15?25GPa，斷裂韌性為3?1MPa.πι^,Ια/Ι?!為030?0.90;心部硬度為 10?20GPa，斷裂韌性為6?14MPa.m1/2，L./Ip為0.05?0.30。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高性能Si3N4-TiC0.5N0.5復(fù)合梯度陶瓷刀具材料，其特征在于:其相對(duì)密度為99.5%,表層硬度為22GPa，斷裂韌性為5MPa.m1/2，Ia/Ie為0.80;心部硬度為176卩&，斷裂韌性為11]\0^.m1/2，Wlfi為0.05 0
【文檔編號(hào)】C04B35/626GK106083065SQ201610402729
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】郭偉明, 于俊杰, 林華泰
【申請(qǐng)人】廣東工業(yè)大學(xué)