CN106278254B - 一种高强高韧陶瓷复合材料及其在制造刀具中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强高韧陶瓷复合材料及其在制造刀具中的应用，该陶瓷复合材料通过如下重量份的原料制备而成：氧化锆，55～65份；氧化铝，20～30份；氧化铈，6～8份；氧化镧，4～6份；硼砂，3～5份；氮化硼，1～3份；二烷基二硫代磷酸锌，2～4份；海藻酸钠，0.6～0.8份；木质素磺酸钠，0.4～0.6份；六偏磷酸钠，0.8～1.2份；聚乙二醇，1～3份；去离子水，7～9份。本发明提供的陶瓷复合材料具有很高的硬度和耐磨性，适合用于制备陶瓷刀具，用于高硬度材料的切割、切削，不易老化折断；该陶瓷复合材料的制备工艺简易可行。

Description

一种高强高韧陶瓷复合材料及其在制造刀具中的应用
技术领域
本发明属于复合材料领域，涉及一种高强高韧陶瓷复合材料及其在制造刀具中的应用。
背景技术
陶瓷切削工具具备了高硬度、高密度、耐高温，抗磁化、抗氧化、耐腐蚀性强、化学稳定性好、高耐磨性等特点，是高速钢等传统切削工具良好的替代品，解决了钼、镍等资源稀缺的问题。但是目前陶瓷切削材料还是存在成本较高，韧性不够、脆性大、硬度参差不齐、散热性差、自润滑性不好等问题，需要解决。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种高强高韧陶瓷复合材料；
本发明的第二目的在于提供上述高强高韧陶瓷复合材料的制备方法；
本发明的第三目的在于提供上述高强高韧陶瓷复合材料在制造刀具中的应用。
本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：
一种高强高韧陶瓷复合材料，通过如下重量份的原料制备而成：氧化锆，55～65份；氧化铝，20～30份；氧化铈，6～8份；氧化镧，4～6份；硼砂，3～5份；氮化硼，1～3份；二烷基二硫代磷酸锌，2～4份；海藻酸钠，0.6～0.8份；木质素磺酸钠，0.4～0.6份；六偏磷酸钠，0.8～1.2份；聚乙二醇，1～3份；去离子水，7～9份。
进一步地，所述的高强高韧陶瓷复合材料通过如下重量份的原料制备而成：氧化锆，60份；氧化铝，25份；氧化铈，7份；氧化镧，5份；硼砂，4份；氮化硼，2份；二烷基二硫代磷酸锌，3份；海藻酸钠，0.7份；木质素磺酸钠，0.5份；六偏磷酸钠，1份；聚乙二醇，2份；去离子水，8份。
进一步地，所述的高强高韧陶瓷复合材料通过如下重量份的原料制备而成：氧化锆，55份；氧化铝，20份；氧化铈，6份；氧化镧，4份；硼砂，3份；氮化硼，1份；二烷基二硫代磷酸锌，2份；海藻酸钠，0.6份；木质素磺酸钠，0.4份；六偏磷酸钠，0.8份；聚乙二醇，1份；去离子水，7份。
进一步地，所述的高强高韧陶瓷复合材料通过如下重量份的原料制备而成：氧化锆，65份；氧化铝，30份；氧化铈，8份；氧化镧，6份；硼砂，5份；氮化硼，3份；二烷基二硫代磷酸锌，4份；海藻酸钠，0.8份；木质素磺酸钠，0.6份；六偏磷酸钠，1.2份；聚乙二醇，3份；去离子水，9份。
上述陶瓷复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S1，将氧化锆、氧化铝、氧化铈、氧化镧、硼砂和氮化硼混合，球磨，过200目筛；
步骤S2，向步骤S1所得粉末中加入二烷基二硫代磷酸锌、海藻酸钠、木质素磺酸钠、六偏磷酸钠、聚乙二醇和去离子水，混合成泥状，球磨机球磨2小时，送入煅烧炉中900℃煅烧1小时；
步骤S3，将步骤S2煅烧后的混合物再次球磨，120℃烘干后过60目筛；
步骤S4，在1700℃下热压，热压压力为30MPa，热压时间为40分钟，即得。
上述高强高韧陶瓷复合材料在制造刀具中的应用。
本发明的优点：
本发明提供的陶瓷复合材料具有很高的硬度和耐磨性，适合用于制备陶瓷刀具，用于高硬度材料的切割、切削，不易老化折断；该陶瓷复合材料的制备工艺简易可行。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明保护范围。尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
实施例1：陶瓷复合材料的制备
原料重量份比：
氧化锆，60份；氧化铝，25份；氧化铈，7份；氧化镧，5份；硼砂，4份；氮化硼，2份；二烷基二硫代磷酸锌，3份；海藻酸钠，0.7份；木质素磺酸钠，0.5份；六偏磷酸钠，1份；聚乙二醇，2份；去离子水，8份。
制备方法：
步骤S1，将氧化锆、氧化铝、氧化铈、氧化镧、硼砂和氮化硼混合，球磨，过200目筛；
步骤S2，向步骤S1所得粉末中加入二烷基二硫代磷酸锌、海藻酸钠、木质素磺酸钠、六偏磷酸钠、聚乙二醇和去离子水，混合成泥状，球磨机球磨2小时，送入煅烧炉中900℃煅烧1小时；
步骤S3，将步骤S2煅烧后的混合物再次球磨，120℃烘干后过60目筛；
步骤S4，在1700℃下热压，热压压力为30MPa，热压时间为40分钟，即得。
实施例2：陶瓷复合材料的制备
原料重量份比：
氧化锆，55份；氧化铝，20份；氧化铈，6份；氧化镧，4份；硼砂，3份；氮化硼，1份；二烷基二硫代磷酸锌，2份；海藻酸钠，0.6份；木质素磺酸钠，0.4份；六偏磷酸钠，0.8份；聚乙二醇，1份；去离子水，7份。
制备方法：
步骤S1，将氧化锆、氧化铝、氧化铈、氧化镧、硼砂和氮化硼混合，球磨，过200目筛；
步骤S2，向步骤S1所得粉末中加入二烷基二硫代磷酸锌、海藻酸钠、木质素磺酸钠、六偏磷酸钠、聚乙二醇和去离子水，混合成泥状，球磨机球磨2小时，送入煅烧炉中900℃煅烧1小时；
步骤S3，将步骤S2煅烧后的混合物再次球磨，120℃烘干后过60目筛；
步骤S4，在1700℃下热压，热压压力为30MPa，热压时间为40分钟，即得。
实施例3：陶瓷复合材料的制备
原料重量份比：
氧化锆，65份；氧化铝，30份；氧化铈，8份；氧化镧，6份；硼砂，5份；氮化硼，3份；二烷基二硫代磷酸锌，4份；海藻酸钠，0.8份；木质素磺酸钠，0.6份；六偏磷酸钠，1.2份；聚乙二醇，3份；去离子水，9份。
制备方法：
步骤S1，将氧化锆、氧化铝、氧化铈、氧化镧、硼砂和氮化硼混合，球磨，过200目筛；
步骤S2，向步骤S1所得粉末中加入二烷基二硫代磷酸锌、海藻酸钠、木质素磺酸钠、六偏磷酸钠、聚乙二醇和去离子水，混合成泥状，球磨机球磨2小时，送入煅烧炉中900℃煅烧1小时；
步骤S3，将步骤S2煅烧后的混合物再次球磨，120℃烘干后过60目筛；
步骤S4，在1700℃下热压，热压压力为30MPa，热压时间为40分钟，即得。
实施例4：对比实施例
原料重量份比：
氧化锆，60份；氧化铝，25份；氧化铈，7份；氧化镧，5份；硼砂，4份；氮化硼，2份；二烷基二硫代磷酸锌，3份；木质素磺酸钠，0.5份；六偏磷酸钠，1份；聚乙二醇，2份；去离子水，8份。
制备方法：
步骤S1，将氧化锆、氧化铝、氧化铈、氧化镧、硼砂和氮化硼混合，球磨，过200目筛；
步骤S2，向步骤S1所得粉末中加入二烷基二硫代磷酸锌、木质素磺酸钠、六偏磷酸钠、聚乙二醇和去离子水，混合成泥状，球磨机球磨2小时，送入煅烧炉中900℃煅烧1小时；
步骤S3，将步骤S2煅烧后的混合物再次球磨，120℃烘干后过60目筛；
步骤S4，在1700℃下热压，热压压力为30MPa，热压时间为40分钟，即得。
实施例5：对比实施例
原料重量份比：
氧化锆，60份；氧化铝，25份；氧化铈，7份；氧化镧，5份；硼砂，4份；氮化硼，2份；二烷基二硫代磷酸锌，3份；海藻酸钠，0.7份；木质素磺酸钠，0.5份；聚乙二醇，2份；去离子水，8份。
制备方法：
步骤S1，将氧化锆、氧化铝、氧化铈、氧化镧、硼砂和氮化硼混合，球磨，过200目筛；
步骤S2，向步骤S1所得粉末中加入二烷基二硫代磷酸锌、海藻酸钠、木质素磺酸钠、聚乙二醇和去离子水，混合成泥状，球磨机球磨2小时，送入煅烧炉中900℃煅烧1小时；
步骤S3，将步骤S2煅烧后的混合物再次球磨，120℃烘干后过60目筛；
步骤S4，在1700℃下热压，热压压力为30MPa，热压时间为40分钟，即得。
实施例6：效果实施例
分别测试实施例1～5所述陶瓷复合材料的性能，结果如下表：
维氏硬度(GPa) 抗弯强度(MPa)
实施例1 124 1450
实施例2 117 1360
实施例3 119 1390
实施例4 69 810
实施例5 71 830
上述结果表明，本发明提供的陶瓷复合材料具有很高的硬度、强度和耐磨性，适合用于制备陶瓷刀具，用于高硬度材料的切割、切削，不易老化折断；该陶瓷复合材料的制备工艺简易可行。与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步。
上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。

Claims (5)

1.一种高强高韧陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，该复合材料通过如下重量份的原料制备而成：氧化锆，55～65份；氧化铝，20～30份；氧化铈，6～8份；氧化镧，4～6份；硼砂，3～5份；氮化硼，1～3份；二烷基二硫代磷酸锌，2～4份；海藻酸钠，0.6～0.8份；木质素磺酸钠，0.4～0.6份；六偏磷酸钠，0.8～1.2份；聚乙二醇，1～3份；去离子水，7～9份；
制备方法包括如下步骤：
步骤S1，将氧化锆、氧化铝、氧化铈、氧化镧、硼砂和氮化硼混合，球磨，过200目筛；
步骤S2，向步骤S1所得粉末中加入二烷基二硫代磷酸锌、海藻酸钠、木质素磺酸钠、六偏磷酸钠、聚乙二醇和去离子水，混合成泥状，球磨机球磨2小时，送入煅烧炉中900℃煅烧1小时；
步骤S3，将步骤S2煅烧后的混合物再次球磨，120℃烘干后过60目筛；
步骤S4，在1700℃下热压，热压压力为30MPa，热压时间为40分钟，即得。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通过如下重量份的原料制备而成：氧化锆，60份；氧化铝，25份；氧化铈，7份；氧化镧，5份；硼砂，4份；氮化硼，2份；二烷基二硫代磷酸锌，3份；海藻酸钠，0.7份；木质素磺酸钠，0.5份；六偏磷酸钠，1份；聚乙二醇，2份；去离子水，8份。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通过如下重量份的原料制备而成：氧化锆，55份；氧化铝，20份；氧化铈，6份；氧化镧，4份；硼砂，3份；氮化硼，1份；二烷基二硫代磷酸锌，2份；海藻酸钠，0.6份；木质素磺酸钠，0.4份；六偏磷酸钠，0.8份；聚乙二醇，1份；去离子水，7份。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，通过如下重量份的原料制备而成：氧化锆，65份；氧化铝，30份；氧化铈，8份；氧化镧，6份；硼砂，5份；氮化硼，3份；二烷基二硫代磷酸锌，4份；海藻酸钠，0.8份；木质素磺酸钠，0.6份；六偏磷酸钠，1.2份；聚乙二醇，3份；去离子水，9份。
5.权利要求1～4任一所述制备方法制备的复合材料在制造刀具中的应用。
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