CN106348750A - 改善陶瓷刀具韧性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改善陶瓷刀具韧性的方法，包括：步骤(1)将粉体原料进行预压成型；步骤(2)将预压成型得到的产品进行低温热处理，将温度从600℃～650℃升温至低温热处理的设定温度，升温速率为15～25℃/h，低温热处理的设定温度为1000～1100℃，在低温热处理的设定温度下施加恒定压力50MPa；步骤(3)将低温热处理得到的产品进行热压振动烧结，热压振动烧结的温度从1100℃上升至1700℃，待温度升高至1700℃时，压力从80MPa上升至100MPa，并且压力在100MPa时再持续烧结20min。本发明所述的改善陶瓷刀具韧性的方法所制得的陶瓷刀具的强度更高，不易断裂。

Description

改善陶瓷刀具韧性的方法
技术领域
本发明涉及一种改善陶瓷刀具韧性的方法。
背景技术
与别的刀具材料相比，陶瓷刀具最显著的缺点就是断裂韧性不足，抗弯曲强度和抗热冲击性能较差，当切削温度发生变化时，容易产生裂纹。作为评价其抗破损能力的重要指标之一，陶瓷需要通过适当的手段提高其硬度、抗弯强度及断裂韧性，而在进行民用的陶瓷刀具用品时，陶瓷刀具和餐具的其它形式很容易崩裂，缺角，陶瓷刀具材料的断裂韧性更为重要。
发明内容
本发明设计开发了一种改善陶瓷刀具韧性的方法，制得的陶瓷刀具的强度更高，不易断裂。
本发明提供的技术方案为：
一种改善陶瓷刀具韧性的方法，包括：
步骤(1)将粉体原料进行预压成型，粉体原料由按质量份数计的以下组分组成：氧化锆92～95份，氧化钇5～6份，稀土氧化物4～6份；
步骤(2)将预压成型得到的产品进行低温热处理，将温度从600℃～650℃升温至低温热处理的设定温度，升温速率为15～25℃/h，低温热处理的设定温度为1000～1100℃，在低温热处理的设定温度下施加恒定压力50MPa，施加时间为10min；
步骤(3)将低温热处理得到的产品进行热压振动烧结，热压振动烧结的温度从1100℃上升至1700℃，升温速率为30～50℃/h，待温度升高至1700℃时，压力从80MPa上升至100MPa，且升压速率为2MPa/min，并且压力在100MPa时再持续烧结20min；在热压振动烧结过程中，再持续施加可变力，该可变力的变化幅度为20MPa，频率为10～15次/s。
优选的是，所述的改善陶瓷刀具韧性的方法中，所述步骤(1)中，粉体原料由按质量份数计的以下组分组成：氧化锆95份，氧化钇6份，稀土氧化物6份。
优选的是，所述的改善陶瓷刀具韧性的方法中，所述低温热处理的温度为1100℃。
优选的是，所述的改善陶瓷刀具韧性的方法中，所述步骤(3)中，升温速率为35℃/h。
优选的是，所述的改善陶瓷刀具韧性的方法，还包括：步骤(4)将热压振动烧结得到的产品进行打磨。
本发明所述的改善陶瓷刀具韧性的方法所制得的陶瓷刀具的强度更高，不易断裂。
具体实施方式
下面对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供一种改善陶瓷刀具韧性的方法，包括：
步骤(1)将粉体原料进行预压成型，粉体原料由按质量份数计的以下组分组成：氧化锆92～95份，氧化钇5～6份，稀土氧化物4～6份。
步骤(2)将预压成型得到的产品进行低温热处理，将温度从600℃～650℃升温至低温热处理的设定温度，升温速率为15～25℃/h，低温热处理的设定温度为1000～1100℃，在低温热处理的设定温度下施加恒定压力50MPa，施加时间为10min。
步骤(3)将低温热处理得到的产品进行热压振动烧结，热压振动烧结的温度从1100℃上升至1700℃，升温速率为30～50℃/h，待温度升高至1700℃时，压力从80MPa上升至100MPa，且升压速率为2MPa/min，并且压力在100MPa时再持续烧结20min；在热压振动烧结过程中，再持续施加可变力，该可变力的变化幅度为20MPa，频率为10～15次/s。
本发明在低温热处理阶段，采用了逐渐升温的方式，并且在温度达到设定值，还短时间施加压力，这都有助于物料内部的开放式气孔的消失，从而使最终获得的陶瓷刀具的内部结构更致密。
本发明中，在热压振动烧结过程中采用阶梯式升温方式，且温度的起始点与低温热处理的温度接近，甚至一致。这有助于促使物料在微观层面逐渐达到平衡，从而使最终制得的陶瓷刀具的内部结构中各组分的界面之间分布更均匀；另外，在热压的后半阶段，逐渐升温的过程更有利于物料内的气孔的收缩。
另外，本发明在热压烧结过程中，在温度升高至最高时，将压力逐渐从80MPa升高到100MPa，且控制升压速率在一定值。在最高温度下，将压力逐渐增加，可以促使不同组分之间的界面结合更紧密。在达到100MPa时，再持续烧结20min，有助于组分之间结合紧密。
热压振动烧结过程中所另外施加的可变力，其变化幅度和变化频率经过设计，可以使热压后半阶段存在于物料内部的封闭气孔被排除。
本发明所制得的陶瓷刀具的强度高，韧性强，其硬度可以达到14.8GPa，断裂韧性可以达到15以上，抗弯强度可以达到2094MPa。
优选的是，所述的改善陶瓷刀具韧性的方法中，所述步骤(1)中，粉体原料由按质量份数计的以下组分组成：氧化锆95份，氧化钇6份，稀土氧化物6份。
优选的是，所述的改善陶瓷刀具韧性的方法中，所述低温热处理的温度为1100℃。
优选的是，所述的改善陶瓷刀具韧性的方法中，所述步骤(3)中，升温速率为35℃/h。
优选的是，所述的改善陶瓷刀具韧性的方法，还包括：步骤(4)将热压振动烧结得到的产品进行打磨。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (5)

1.一种改善陶瓷刀具韧性的方法，其特征在于，包括：
步骤(1)将粉体原料进行预压成型，粉体原料由按质量份数计的以下组分组成：氧化锆92～95份，氧化钇5～6份，稀土氧化物4～6份；
步骤(2)将预压成型得到的产品进行低温热处理，将温度从600℃～650℃升温至低温热处理的设定温度，升温速率为15～25℃/h，低温热处理的设定温度为1000～1100℃，在低温热处理的设定温度下施加恒定压力50MPa，施加时间为10min；
步骤(3)将低温热处理得到的产品进行热压振动烧结，热压振动烧结的温度从1100℃上升至1700℃，升温速率为30～50℃/h，待温度升高至1700℃时，压力从80MPa上升至100MPa，且升压速率为2MPa/min，并且压力在100MPa时再持续烧结20min；在热压振动烧结过程中，再持续施加可变力，该可变力的变化幅度为20MPa，频率为10～15次/s。
2.如权利要求1所述的改善陶瓷刀具韧性的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，粉体原料由按质量份数计的以下组分组成：氧化锆95份，氧化钇6份，稀土氧化物6份。
3.如权利要求1所述的改善陶瓷刀具韧性的方法，其特征在于，所述低温热处理的温度为1100℃。
4.如权利要求1所述的改善陶瓷刀具韧性的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，升温速率为35℃/h。
5.如权利要求1所述的改善陶瓷刀具韧性的方法，其特征在于，还包括：步骤(4)将热压振动烧结得到的产品进行打磨。
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