-Ti(C,N)-cBN陶瓷刀具材料及其制備方法
【專利摘要】一種Al2O3-Ti(C,N)-cBN陶瓷刀具材料及其制備方法，屬于材料【技術(shù)領(lǐng)域】，陶瓷刀具材料成分由主成分、副成分及添加成分組成，主成分中Al2O3體積含量為65~85%，Ti(C,N)體積含量為15~35%；副成分cBN為主成分體積的0.5~5%；添加成分為主成分體積的0.5~5%。制備方法為：（1）準備主原料；（2）準備副原料；（3）準備添加劑；（4）將準備的主原料和一次分散劑溶液球磨混合、干燥；（5）將副原料和添加劑置于二次分散劑溶液中，超聲分散處理；（6）球磨混合后烘干至少24h，然后熱壓，溫度1350~1450℃，壓力30~45MPa。本發(fā)明的方法獲得的陶瓷材料具有較高的力學(xué)性能，可用于加工“難加工”材料，制備成本更低廉。
【專利說明】 A1203-T i (C, N)-cBN陶瓷刀具材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種Al203-Ti (C, N)-cBN陶瓷刀具材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代機械工業(yè)的發(fā)展，高強鋼、淬火鋼、鎳基合金、鈷基合金、鈦合金等金屬及復(fù)合材料等的使用越來越廣泛，這些材料一般至少具有以下特點之一:高硬度、高強度、高塑性和高韌性、低塑性和高脆性、低導(dǎo)熱性、有微觀的硬質(zhì)點或硬夾雜物、化學(xué)性質(zhì)活潑；這些特性使切削過程中的切削力加大，切削溫度升高，刀具耐用度下降；有時還將使已加工表面質(zhì)量惡化，切肩難以控制；最終則使加工效率和加工質(zhì)量降低。
[0003]A1203陶瓷具有優(yōu)良的高溫強度、耐磨性、耐腐蝕性，采用納米粉可以進一步降低燒結(jié)溫度，但純A1203陶瓷室溫強度低、斷裂韌性較差限制了其發(fā)展；A1 203中添加碳化物或氮化物，經(jīng)熱壓燒結(jié)，明顯改善材料性能；Ti(C，N)是TiC和TiN的連續(xù)固溶體，它兼具二者的優(yōu)良性能，在氧化鋁陶瓷中可以阻礙A1203晶粒長大，起到增強增韌的作用；立方氮化硼(cBN)是一種新型超硬材料，結(jié)構(gòu)與金剛石類似，硬度僅次于金剛石，熱穩(wěn)定性非常好，耐熱性可達1400-1450°C，化學(xué)穩(wěn)定性好，1000°C以下不會產(chǎn)生氧化反應(yīng)，與鐵系材料直到1200-1300°C也不起化學(xué)反應(yīng)，此外cBN還具有良好的導(dǎo)熱性和較小的摩擦系數(shù)，可以改善刀具材料切削性能；但是cBN不易燒結(jié)，易分解，通常是在高溫、超高壓(>5GPa)下制備。
[0004]專利CN101583451A公開了一種“cBN燒結(jié)體和cBN燒結(jié)體制成的工具”，其中所描述的cBN燒結(jié)體是通過在1200~1900°C的溫度下，且在不低于4GPa不高于7GPa的壓力下燒結(jié)如下原料粉末獲得；所述原料粉末組成為:50~90vol%cBN，l~20vol%TiC,9~50vol%(Al203+Zr02);或者 40~85vol%cBN,0.5~15vol%TiCN, 9~50vol%(Al203+Zr02)；
專利CN102821898A公開了一種“立方氮化硼燒結(jié)體和立方氮化硼燒結(jié)體工具”，這種cBN燒結(jié)體包含:20~65vol%cBN，30~80vol%Al203, Zr的氮化物、硼化物、碳化物、碳氮化物、硼氮化物中的一種或幾種記為X，及Zr02，X與Zr02在燒結(jié)體中總量為l~6vol% ;所描述的cBN燒結(jié)體是通過在5.5-7.0GPa，1300_1800°C的高溫、高壓下燒結(jié)獲得；
專利CN 103764595A公開了一種“由陶瓷和低體積立方氮化硼形成的復(fù)合致密體及制造方法”，這種復(fù)合致密體通過在高溫/高壓下燒結(jié)包括5~60 vol %cBN、5~2 vol %氧化鋯的以及其它陶瓷材料的組合物而成，其它材料可以包括一種或多種T1、Zr, Hf、Al、Si的氮化物、硼化物以及碳化物以及A1203，致密體可以在燒結(jié)過程中粘接到碳化物基體；所述復(fù)合致密體通過在40~60KBar和1300~1800°C的范圍內(nèi)的高溫/高壓燒結(jié)過程而制造；
專利CN102864357A公開了一種“納米碳化硼和納米氮化硼顆粒復(fù)合增強碳氮化鈦基金屬陶瓷材料”。該材料在以碳氮化鈦(TiC, N)為主相，以鈷、鎳為粘結(jié)相的基體材料中添加增強相，該增強相為納米碳化硼和納米氮化硼顆粒，增強相的添加量為0.5~8wt%(BC+BN)，該金屬陶瓷的制備工藝是模壓后真空(氮氣)燒結(jié)；
專利CN 103121845A公開了“一種立方氮化硼燒結(jié)體及其制備方法”，其原材料包括氧化鋁、立方氮化硼、Ti粉、Al粉、Si粉，其中氧化鋁和立方氮化硼的質(zhì)量比為1:0.3~9，按氧化鋁和立方氮化硼總質(zhì)量的0.1~50%添加Ti粉、Al粉和Si粉中的一種或幾種，經(jīng)混合后在 10~120MPa，1000~1600°C, SPS 燒結(jié) 5~30min，燒結(jié)體的彎曲強度可達 350~460MPa。
[0005]以上幾種方法均不同程度存在原料成本高、反應(yīng)條件苛刻、操作復(fù)雜、制備成本高、性能不夠理想等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有Al2O3陶瓷基刀具材料在制備技術(shù)上存在的上述問題，本發(fā)明提供一種Al2O3-Ti (C，N) -cBN陶瓷刀具材料及其制備方法，通過以納米級的Al2O3和微米級的Ti (C，N)為基礎(chǔ)粉末，添加少量微米級的cBN粉末及其它添加劑，選擇合適的分散劑，制備出納米顆粒均勻分布的AI2O3-Ti (C，N) -cBN混合粉末，再采用一般熱壓燒結(jié)制備出Al2O3-Ti (C，N) -cBN陶瓷刀具材料。
[0007]本發(fā)明的Al2O3-Ti (C，N) -cBN陶瓷刀具材料的成分由主成分、副成分及添加成分組成，主成分中Al2O3的體積含量為65~85%，Ti (C，N)的體積含量為15~35% ;副成分為cBN，為主成分體積的0.5-5% ;添加成分為T1、Al和Ni中的一種或兩種，為主成分體積的0.5?5%。
[0008]上述的Al2O3-Ti (C，N) -cBN陶瓷刀具材料的維氏硬度22~24GPa，抗彎強度500~650MPa,斷裂韌性 6~9MPa.m1/2。
[0009]本發(fā)明的Al2O3-Ti (C，N) -cBN陶瓷刀具材料的制備方法按以下步驟進行:
1、準備Al2O3粉末、Ti(C，N)粉末作為主原料；A1 203粉末的粒度為0.08-0.2 ym，占全部主原料總體積的65~85% ；Ti (C，N)粉末的粒度為0.08-0.1ym,占全部主原料總體積的15-35% ；
2、準備cBN粉末作為副原料，cBN粉末的粒度為0.5-5 μ m,占全部主原料總體積的0.5?5% ；
3、準備Ti粉、Al粉和Ni粉中的一種或兩種混合作為添加劑，粒度<3 μ m，添加劑占全部主原料總體積的0.5-3% ；
4、將分散劑聚丙烯酸銨溶于水中制成一次分散劑溶液，聚丙烯酸銨的重量濃度為0.6-1.2% ;將準備的主原料和一次分散劑溶液置于球磨機中球磨混合12~24h，然后在80~120°C干燥24~48h，得到Al2O3-Ti (C，N)混合粉末；其中一次分散劑溶與主原料的體積比為 1: (0.3-0.6)；
5、將分散劑聚乙二醇溶于無水乙醇中，攪拌均勻制成二次分散劑溶液，聚乙二醇的重量濃度為0.6-1.2% ;將準備的副原料和添加劑置于二次分散劑溶液中，然后進行超聲分散處理制成懸濁液；其中二次分散劑溶與副原料的體積比為1: (0.3-0.6)；
6、將Al2O3-Ti(C，N)混合粉末與懸池液放入球磨機中球磨混合至少24h，然后在60~80°C條件下烘干至少24h，獲得的固體物料在真空或惰性氣氛條件下進行熱壓，熱壓溫度為 1350~1450°C，熱壓壓力 30~45MPa，熱壓時間為 15~30min，制成 Al2O3-Ti (C，N)_cBN 陶瓷刀具材料。
[0010]上述方法中，Ti (C，N)粉末中Ti (CgNx)的重量含量彡99.9%，其中x =0.3-0.10
[0011]上述方法中，cBN粉末中立方相BN彡99%ο
[0012]上述方法中，選用的聚乙二醇為聚乙二醇400。
[0013]上述方法中，真空條件是指真空度< l(T2MPa。
[0014]上述方法中，惰性氣氛為氬氣氣氛。
[0015]本發(fā)明的方法通過選擇合適的分散劑、最佳的分散劑用量解決了混料過程中納米尺寸基礎(chǔ)粉末及添加劑容易團聚的問題，制備出cBN顆粒均勻分布的Al203-TiCN_cBN混合料；經(jīng)過熱壓燒結(jié)制備出Al203-TiCN_cBN復(fù)合陶瓷刀具材料；在氧化鋁中添加Ti (C, N)顆粒，一方面阻止了氧化鋁晶粒的長大，從而達到了增強補韌的效果，另一方面增強了與cBN顆粒的界面結(jié)合強度；在材料中添加少量cBN，可以增強材料的硬度和刀具的切削性能。本發(fā)明的方法獲得的陶瓷材料具有較高的力學(xué)性能，在燒結(jié)后的組織中立方氮化硼仍然保持立方相，且與陶瓷基體結(jié)合緊密；該材料可用于加工“難加工”材料，諸如淬火鋼、鎳基合金、鈷基合金、鈦基合金等；并且制備成本更低廉。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實施例中不同溫度熱壓后獲得的Al203-Ti (C, N)-cBN陶瓷刀具材料的XRD圖；從上到下依次為實施例1、實施例2和實施例3 ；
圖2為本發(fā)明實施例3中的Al203-Ti (C, N)-cBN陶瓷刀具材料的SEM照片圖；
圖3為本發(fā)明實施例1中的Al203-Ti (C, N)-cBN陶瓷刀具材料的SEM照片圖；
EDS和XRD分析結(jié)果表明，圖2和圖3中灰色區(qū)域為A1203，白色區(qū)域為Ti (C, N)，黑色區(qū)域為cBN。

【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明實施例中采用的A1203粉末為市購產(chǎn)品，純度彡99.95%。
[0018]本發(fā)明實施例中采用的Ti(C，N)粉末為市購產(chǎn)品。
[0019]本發(fā)明實施例中采用的cBN粉末為市購產(chǎn)品。
[0020]本發(fā)明實施例中采用的水為去離子水。
[0021]本發(fā)明實施例中采用的聚丙烯酸銨為市購聚丙烯酸銨A40，采用的聚乙二醇(PEG400)為市購，采用的無水乙醇為市購分析純試劑。
[0022]本發(fā)明實施例中超聲分散處理采用的設(shè)備為92-1IN超聲波細胞粉碎機。
[0023]本發(fā)明實施例中顯微組織觀察采用設(shè)備為Ultra Plus型場發(fā)射分析掃描電鏡(德國蔡司公司)。
[0024]本發(fā)明實施例中X射線掃描采用的設(shè)備為PW3040/60的X’Pert ProX射線衍射儀(荷蘭 PA Nalytical Β.V.)。
[0025]本發(fā)明實施例中硬度測量采用401MVD?顯微維氏硬度計，強度測量采用SANS材料實驗機測量材料的三點抗折強度，斷裂韌性采用單邊缺口梁法(SENB)測量計算。
[0026]本發(fā)明實施例中當Ti粉、A1粉和Ni粉中的兩種混合作為添加劑時，混合比例為任意比例。
[0027]實施例1
準備A1203粉末、Ti (C, N)粉末作為主原料；A1 203粉末的粒度為0.08-0.2ym,占全部主原料總體積的65% ；Ti (C, N)粉末的粒度為0.08-0.lym,占全部主原料總體積的35% ； Ti(C，N)粉末中Ti ((^_ΧΝΧ)的重量含量彡99.9%，其中X =0.3 ；cBN粉末中立方相BN 彡 99% ；
準備cBN粉末作為副原料，cBN粉末的粒度為0.5~lym,占全部主原料總體積的5% ； 準備Ti粉作為添加劑，粒度< 3 μ m，添加劑占全部主原料總體積的1% ；
將分散劑聚丙烯酸銨溶于水中制成一次分散劑溶液，聚丙烯酸銨的重量濃度為0.6% ;將準備的主原料和一次分散劑溶液置于球磨機中球磨混合12h，然后在80°C干燥48h，得到Al203-Ti (C, N)混合粉末；其中一次分散劑溶與主原料的體積比為1:0.3 ;
將分散劑聚乙二醇溶于無水乙醇中，攪拌均勻制成二次分散劑溶液，聚乙二醇的重量濃度為0.6% ;將準備的副原料和添加劑置于二次分散劑溶液中，然后進行超聲分散處理制成懸濁液；其中二次分散劑溶與副原料的體積比為1:0.3 ;
將Al203-Ti (C, N)混合粉末與懸濁液放入球磨機中球磨混合24h，然后在80°C條件下烘干24h，獲得的固體物料在真空條件下進行熱壓，真空度< 10_2MPa ;熱壓溫度為1450°C，熱壓壓力40MPa，熱壓時間為15min，制成Al203_Ti (C, N) -cBN陶瓷刀具材料，維氏硬度22GPa，抗彎強度650MPa，斷裂韌性9MPa.πι1/2;Χ射線掃描結(jié)果如圖1所示，由圖1可見氮化硼都是以立方相存在，沒有發(fā)現(xiàn)六方相；電子掃描結(jié)果如圖3所示。
[0028]實施例2
方法同實施例1，不同點在于:
準備Α1203粉末、Ti (C, N)粉末作為主原料；A1 203粉末占全部主原料總體積的70% ；Ti (C, N)粉末占全部主原料總體積的30% ；Ti (C, N)粉末中Ti (。卜具)的x =0.5 ；
畐IJ原料cBN粉末的粒度為2~3 μπι，占全部主原料總體積的0.5% ；
準備Α1粉作為添加劑，添加劑占全部主原料總體積的0.5% ;
一次分散劑溶液中聚丙烯酸銨的重量濃度為0.8% ;將準備的主原料和一次分散劑溶液置于球磨機中球磨混合16h，然后在90°C干燥40h，得到Al203-Ti (C, N)混合粉末；其中一次分散劑溶與主原料的體積比為1:0.4 ;
二次分散劑溶液中聚乙二醇的重量濃度為0.8% ;二次分散劑溶與副原料的體積比為1:0.4 ；
將Al203-Ti (C, N)混合粉末與懸濁液放入球磨機中球磨混合30h，然后在60°C條件下烘干30h，獲得的固體物料在氬氣氣氛條件下進行熱壓，熱壓溫度為1400°C，熱壓壓力35MPa，熱壓時間為20min，制成Al203-Ti(C，N) -cBN陶瓷刀具材料，維氏硬度23GPa，抗彎強度620MPa，斷裂韌性8MPa.m1/2；X射線掃描結(jié)果如圖1所示。
[0029]實施例3
方法同實施例1，不同點在于:
準備A1203粉末、Ti (C, N)粉末作為主原料；A1 203粉末占全部主原料總體積的85% ；Ti (C, N)粉末占全部主原料總體積的15% ；Ti (C, N)粉末中Ti (。卜具)的x =0.7 ；
畐IJ原料cBN粉末的粒度為3~5 μπι，占全部主原料總體積的5% ；
準備Ti粉和Ni粉按等質(zhì)量混合作為添加劑，添加劑占全部主原料總體積的3% ;
一次分散劑溶液中聚丙烯酸銨的重量濃度為1.0% ;將準備的主原料和一次分散劑溶液置于球磨機中球磨混合20h，然后在100°C干燥36h，得到Al203-Ti (C, N)混合粉末；其中一次分散劑溶與主原料的體積比為1:0.5 ; 二次分散劑溶液中聚乙二醇的重量濃度為1.0% ;二次分散劑溶與副原料的體積比為1:0.5 ；
將Al2O3-Ti (C，N)混合粉末與懸濁液放入球磨機中球磨混合24h，然后在80°C條件下烘干30h，獲得的固體物料在真空條件下進行熱壓，真空條件是指真空度< 10_2MPa ;熱壓溫度為1350°C，熱壓壓力35MPa，熱壓時間為20min，制成Al2O3-Ti (C，N) -cBN陶瓷刀具材料，維氏硬度24GPa，抗彎強度500MPa，斷裂韌性6MPa.m1/2；X射線掃描結(jié)果如圖1所示；電子掃描結(jié)果如圖2所示。
[0030]實施例4
方法同實施例1，不同點在于:
準備Al2O3粉末、Ti (C，N)粉末作為主原料；A1 203粉末占全部主原料總體積的75% ；Ti (C，N)粉末占全部主原料總體積的25% ；Ti (C，N)粉末中Ti (。卜具)的x =0.3 ；
畐Ij原料cBN粉末的粒度為4~5 μπι，占全部主原料總體積的1% ；
準備Ni粉作為添加劑，添加劑占全部主原料總體積的2% ;
一次分散劑溶液中聚丙烯酸銨的重量濃度為1.2% ;將準備的主原料和一次分散劑溶液置于球磨機中球磨混合24h，然后在120°C干燥24h，得到Al2O3-Ti (C，N)混合粉末；其中一次分散劑溶與主原料的體積比為1:0.6 ;
二次分散劑溶液中聚乙二醇的重量濃度為1.2% ;二次分散劑溶與副原料的體積比為1:0.6 ；
將Al2O3-Ti (C，N)混合粉末與懸濁液放入球磨機中球磨混合30h，然后在70°C條件下烘干24h，獲得的固體物料在氬氣氣氛條件下進行熱壓，熱壓溫度為1450°C，熱壓壓力30MPa，熱壓時間為30min，制成Al2O3-TUC, N) -cBN陶瓷刀具材料，維氏硬度22GPa，抗彎強度 590MPa，斷裂韌性 7MPa.m1/2。
[0031]實施例5
方法同實施例1，不同點在于:
準備Al2O3粉末、Ti (C，N)粉末作為主原料；A1 203粉末占全部主原料總體積的65% ；Ti (C，N)粉末占全部主原料總體積的35% ；Ti (C，N)粉末中Ti (。卜具)的x =0.5 ；
畐Ij原料cBN粉末的粒度為0.5~lym,占全部主原料總體積的2% ；
準備Al粉和Ni粉按等質(zhì)量混合作為添加劑，添加劑占全部主原料總體積的1.5% ;
一次分散劑溶液中聚丙烯酸銨的重量濃度為0.6% ;將準備的主原料和一次分散劑溶液置于球磨機中球磨混合12h，然后在80°C干燥48h，得到Al2O3-Ti (C，N)混合粉末；其中一次分散劑溶與主原料的體積比為1:0.3 ;
二次分散劑溶液中聚乙二醇的重量濃度為0.6% ;二次分散劑溶與副原料的體積比為1:0.3 ；
將Al2O3-Ti (C，N)混合粉末與懸濁液放入球磨機中球磨混合30h，然后在60°C條件下烘干30h，獲得的固體物料在真空條件下進行熱壓，真空條件是指真空度< 10_2MPa ;熱壓溫度為1400°C，熱壓壓力40MPa，熱壓時間為25min，制成Al2O3-Ti (C，N) -cBN陶瓷刀具材料，維氏硬度23GPa，抗彎強度560MPa，斷裂韌性8MPa.m1/2。
[0032]實施例6
方法同實施例1，不同點在于: 準備A1203粉末、Ti (C, N)粉末作為主原料；A1 203粉末占全部主原料總體積的70% ；Ti (C, N)粉末占全部主原料總體積的30% ；Ti (C, N)粉末中Ti (。卜具)的x =0.7 ；
畐IJ原料cBN粉末的粒度為0.5-5 μ m，占全部主原料總體積的4% ；
準備Ti粉和A1粉按等質(zhì)量混合作為添加劑，添加劑占全部主原料總體積的2.5% ;
一次分散劑溶液中聚丙烯酸銨的重量濃度為0.8% ;將準備的主原料和一次分散劑溶液置于球磨機中球磨混合16h，然后在90°C干燥40h，得到Al203-Ti (C, N)混合粉末；其中一次分散劑溶與主原料的體積比為1:0.4 ;
二次分散劑溶液中聚乙二醇的重量濃度為0.8% ;二次分散劑溶與副原料的體積比為1:0.4 ；
將Al203-Ti (C, N)混合粉末與懸濁液放入球磨機中球磨混合28h，然后在80°C條件下烘干32h，獲得的固體物料在氬氣氣氛條件下進行熱壓，熱壓溫度為1350°C，熱壓壓力45MPa，熱壓時間為15min，制成Al203-Ti(C，N)-cBN陶瓷刀具材料，維氏硬度24GPa，抗彎強度 520MPa，斷裂韌性 6MPa.m1/2。
[0033]實施例7
方法同實施例1，不同點在于:
準備A1203粉末、Ti (C, N)粉末作為主原料；A1 203粉末占全部主原料總體積的75% ；Ti (C, N)粉末占全部主原料總體積的25% ；Ti (C, N)粉末中Ti (。卜具)的x =0.3 ；
副原料cBN粉末的粒度為0.5-1.5ym,占全部主原料總體積的5% ；
準備Α1粉和Ni粉按等質(zhì)量混合作為添加劑，添加劑占全部主原料總體積的3% ;
一次分散劑溶液中聚丙烯酸銨的重量濃度為1.0% ;將準備的主原料和一次分散劑溶液置于球磨機中球磨混合20h，然后在100°C干燥36h，得到Al203-Ti (C, N)混合粉末；其中一次分散劑溶與主原料的體積比為1:0.5 ;
二次分散劑溶液中聚乙二醇的重量濃度為1.0% ;二次分散劑溶與副原料的體積比為1:0.5 ；
將Al203-Ti (C, N)混合粉末與懸濁液放入球磨機中球磨混合32h，然后在70°C條件下烘干24h，獲得的固體物料在真空條件下進行熱壓，真空條件是指真空度< 10_2MPa ;熱壓溫度為1450°C，熱壓壓力35MPa，熱壓時間為20min，制成Al203_Ti (C, N) -cBN陶瓷刀具材料，維氏硬度22GPa，抗彎強度620MPa，斷裂韌性9MPa.m1/2。
[0034]實施例8
方法同實施例1，不同點在于:
準備A1203粉末、Ti (C, N)粉末作為主原料；A1 203粉末占全部主原料總體積的85% ；Ti (C, N)粉末占全部主原料總體積的15% ；Ti (C, N)粉末中Ti (。卜具)的x =0.5 ；
畐IJ原料cBN粉末的粒度為3~5 μπι，占全部主原料總體積的1% ；
準備Ti粉作為添加劑，添加劑占全部主原料總體積的0.5% ；
一次分散劑溶液中聚丙烯酸銨的重量濃度為1.2% ;將準備的主原料和一次分散劑溶液置于球磨機中球磨混合24h，然后在120°C干燥24h，得到Al203-Ti (C, N)混合粉末；其中一次分散劑溶與主原料的體積比為1:0.6 ;
二次分散劑溶液中聚乙二醇的重量濃度為1.2% ;二次分散劑溶與副原料的體積比為1:0.6 ； 將Al2O3-Ti (C，N)混合粉末與懸濁液放入球磨機中球磨混合24h，然后在60°C條件下烘干32h，獲得的固體物料在氬氣氣氛條件下進行熱壓，熱壓溫度為1350°C，熱壓壓力35MPa，熱壓時間為30min，制成Al2O3-TUC, N) -cBN陶瓷刀具材料，維氏硬度24GPa，抗彎強度 51 OMPa，斷裂韌性 6MPa.m1/2。
【權(quán)利要求】
1.一種A1 203-Ti (C, N)-cBN陶瓷刀具材料，其特征在于成分由主成分、副成分及添加成分組成，主成分中A1203的體積含量為65~85%，Ti (C, N)的體積含量為15~35% ;副成分為cBN，含量為主成分體積的0.5-5% ;添加成分為T1、Al和Ni中的一種或兩種，含量為主成分體積的0.5~5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種A1203-Ti (C, N)-cBN陶瓷刀具材料，其特征在于該材料的維氏硬度22~24GPa，抗彎強度500~650MPa，斷裂韌性6~9MPa.m1/2。
3.一種權(quán)利要求1所述的A1 203-Ti (C, N)-cBN陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于按以下步驟進行: (1)準備A1A粉末、Ti(C, N)粉末作為主原料；A1 203粉末的粒度為0.08-0.2 ym，占全部主原料總體積的65~85% ；Ti (C, N)粉末的粒度為0.08-0.1 μ m，占全部主原料總體積的15-35% ； (2)準備cBN粉末作為副原料，cBN粉末的粒度為0.5-5 μ m,占全部主原料總體積的0.5?5% ； (3)準備Ti粉、A1粉和Ni粉中的一種或兩種混合作為添加劑，粒度<3 μπι，添加劑占全部主原料總體積的0.5-3% ； (4)將分散劑聚丙烯酸銨溶于水中制成一次分散劑溶液，聚丙烯酸銨的重量濃度為0.6-1.2% ;將準備的主原料和一次分散劑溶液置于球磨機中球磨混合12~24h，然后在80~120°C干燥24~48h，得到Al203-Ti (C, N)混合粉末；其中一次分散劑溶與主原料的體積比為 1: (0.3-0.6)； (5)將分散劑聚乙二醇溶于無水乙醇中，攪拌均勻制成二次分散劑溶液，聚乙二醇的重量濃度為0.6-1.2% ;將準備的副原料和添加劑置于二次分散劑溶液中，然后進行超聲分散處理制成懸濁液；其中二次分散劑溶與副原料的體積比為1: (0.3-0.6)； (6)將Al203-Ti(C，N)混合粉末與懸濁液放入球磨機中球磨混合至少24h，然后在60~80°C條件下烘干至少24h，獲得的固體物料在真空或惰性氣氛條件下進行熱壓，熱壓溫度為 1350~1450°C，熱壓壓力 30~45MPa，熱壓時間為 15~30min，制成 Al203_Ti (C, N)_cBN 陶瓷刀具材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的A1203-Ti (C, N) -cBN陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于所述的Ti(C，N)粉末中Ti ((^_ΧΝΧ)的重量含量彡99.9%，其中X =0.3~0.7。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的A1203-Ti (C, N)-cBN陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于所述的cBN粉末中立方相BN彡99%ο
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的A1203-Ti (C, N) -cBN陶瓷刀具材料的制備方法，其特征在于所述的聚乙二醇選用聚乙二醇400。
【文檔編號】C04B35/622GK104496429SQ201410812032
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月24日
【發(fā)明者】孫旭東, 修稚萌, 張夢雯, 李曉東, 張牧, 韓成瑋, 李繼光, 霍地, 朱琦, 劉紹宏 申請人:東北大學(xué)