CN109136610A - 一种氮化铝基金属陶瓷材料的制备方法 - Google Patents

一种氮化铝基金属陶瓷材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氮化铝基金属陶瓷材料的制备方法，所述制备方法包括：(1)按以下质量百分比进行配料：氮化铝为60～70％，钛、镍合金粉末为10～20％，混合均匀，以球料比为5:1在无水乙醇介质中球磨12～24h，再加入1～5％碳纳米管，继续球磨1h，得到混合浆料；(2)按质量比，将混合浆料：成型剂＝100:1～5混合均匀，于180～220Mpa压力下压制成型，然后在1400～1450℃的真空烧结炉中烧结2～3h，保温1h，得到氮化铝基金属陶瓷材料。本发明中的氮化铝基金属陶瓷材料致密度高，通过加入碳纳米管，不仅能够提高氮化铝基金属陶瓷材料的硬度，而且还能提高其断裂韧性。

Description

一种氮化铝基金属陶瓷材料的制备方法
技术领域
本发明涉及金属陶瓷材料技术领域，特别是涉及一种氮化铝基金属陶瓷材料的制备方法。
背景技术
金属陶瓷是由金属和陶瓷作为原料制成的一种复合材料，兼具金属和陶瓷的优点，克服了陶瓷的脆性也弥补了金属在高强、高硬、耐高温、耐磨损等方面的不足，得到人们的广泛关注和研究，应用极其广泛。
钛金属具有质轻、韧性强、耐腐蚀等优点，一直以来钛及其合金都是航空航天工业中不可缺少的材料。氮化铝陶瓷具有强度好、硬度高、电绝缘性能优良、耐高温、耐化学侵蚀等优异性能。近年来针对钛/氮化铝体系的研究层出不穷，该体系已被成功应用于航空航天、刀具等领域。但是现有技术在中，钛/氮化铝金属陶瓷复合材料的硬度和韧性还有待提高。
为此，有必要针对上述问题，提出一种氮化铝基金属陶瓷材料的制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氮化铝基金属陶瓷材料的制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种氮化铝基金属陶瓷材料的制备方法，所述制备方法包括：
(1)按以下质量百分比进行配料：氮化铝为60～70％，钛、镍合金粉末为10～20％，混合均匀，以球料比为5:1在无水乙醇介质中球磨12～24h，再加入1～5％碳纳米管，继续球磨1h，得到混合浆料；
(2)按质量比，将混合浆料：成型剂＝100:1～5混合均匀，于180～220Mpa压力下压制成型，然后在1400～1450℃的真空烧结炉中烧结2～3h，保温1h，得到氮化铝基金属陶瓷材料。
优选的，步骤(1)中，所述钛、镍合金粉末中，钛与镍的质量之比为2.5～3.5:1。
优选的，所述钛、镍合金粉末中，钛与镍的质量之比为3:1。
优选的，步骤(1)中，球磨过程中的转速为200～300r/min。
优选的，步骤(1)中，所述氮化铝的的粒径为0.5～2μm。
优选的，步骤(2)中，所述成型剂为石蜡。
优选的，步骤(2)中，混合浆料与成型剂的质量比为100:3。
优选的，步骤(2)中，压制压力为200Mpa，烧结温度为1420℃。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的氮化铝基金属陶瓷材料致密度高，通过加入碳纳米管，不仅能够提高氮化铝基金属陶瓷材料的硬度，而且还能提高其断裂韧性。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明公开一种氮化铝基金属陶瓷材料的制备方法，所述制备方法包括：
(1)按以下质量百分比进行配料：氮化铝为60～70％，钛、镍合金粉末为10～20％，混合均匀，以球料比为5:1在无水乙醇介质中球磨12～24h，再加入1～5％碳纳米管，继续球磨1h，得到混合浆料；
(2)按质量比，将混合浆料：成型剂＝100:1～5混合均匀，于180～220Mpa压力下压制成型，然后在1400～1450℃的真空烧结炉中烧结2～3h，保温1h，得到氮化铝基金属陶瓷材料。
其中，上述步骤(1)中，所述钛、镍合金粉末中，钛与镍的质量之比为2.5～3.5:1，优选的，所述钛、镍合金粉末中，钛与镍的质量之比为3:1；球磨过程中的转速为200～300r/min，优选的，；球磨过程中的转速为250r/min；所述氮化铝的的粒径为0.5～2μm，优选的，所述氮化铝的的粒径为1.2μm。
其中，上述步骤(2)中，所述成型剂为石蜡；混合浆料与成型剂的质量比为100:3；压制压力为200Mpa，烧结温度为1420℃。
下述以具体地实施例进行说明，以制备本发明中的氮化铝基金属陶瓷材料。
实施例1
(1)按以下质量百分比进行配料：氮化铝为60％，钛、镍合金粉末为10％，混合均匀，以球料比为5:1、转速为200r/min、在无水乙醇介质中球磨12h，再加入1％碳纳米管，继续球磨1h，得到混合浆料，其中，所述钛、镍合金粉末中，钛与镍的质量之比为2.5:1；
(2)按质量比，将混合浆料：成型剂＝100:1混合均匀，于180Mpa压力下压制成型，然后在1400℃的真空烧结炉中烧结2h，保温1h，得到氮化铝基金属陶瓷材料。
实施例2
(1)按以下质量百分比进行配料：氮化铝为65％，钛、镍合金粉末为15％，混合均匀，以球料比为5:1、转速为250r/min、在无水乙醇介质中球磨18h，再加入3％碳纳米管，继续球磨1h，得到混合浆料，其中，所述钛、镍合金粉末中，钛与镍的质量之比为3:1；
(2)按质量比，将混合浆料：成型剂＝100:3混合均匀，于200Mpa压力下压制成型，然后在1420℃的真空烧结炉中烧结2.5h，保温1h，得到氮化铝基金属陶瓷材料。
实施例3
(1)按以下质量百分比进行配料：氮化铝为70％，钛、镍合金粉末为20％，混合均匀，以球料比为5:1、转速为300r/min、在无水乙醇介质中球磨24h，再加入5％碳纳米管，继续球磨1h，得到混合浆料，其中，所述钛、镍合金粉末中，钛与镍的质量之比为3.5:1；
(2)按质量比，将混合浆料：成型剂＝100:5混合均匀，于220Mpa压力下压制成型，然后在1450℃的真空烧结炉中烧结3h，保温1h，得到氮化铝基金属陶瓷材料。
根据上述实施例1～3中的方法制备得到的氮化铝基金属陶瓷材料中，通过加入碳纳米管，使得其具有良好的硬度和断裂韧性。采用扫描电镜对该氮化铝基金属陶瓷材料进行测试，结果表明，该氮化铝基金属陶瓷材料晶粒分布均匀、致密度高，而且制备成本低；对该氮化铝基金属陶瓷材料的强度和硬度进行测试，结果表明，该金属陶瓷材料的断裂韧性可达3.86MPam1/2，硬度可达5.85GPa。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (8)

1.一种氮化铝基金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
(1)按以下质量百分比进行配料：氮化铝为60～70％，钛、镍合金粉末为10～20％，混合均匀，以球料比为5:1在无水乙醇介质中球磨12～24h，再加入1～5％碳纳米管，继续球磨1h，得到混合浆料；
(2)按质量比，将混合浆料：成型剂＝100:1～5混合均匀，于180～220Mpa压力下压制成型，然后在1400～1450℃的真空烧结炉中烧结2～3h，保温1h，得到氮化铝基金属陶瓷材料。
2.根据权利要求1所述的氮化铝基金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钛、镍合金粉末中，钛与镍的质量之比为2.5～3.5:1。
3.根据权利要求1所述的氮化铝基金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述钛、镍合金粉末中，钛与镍的质量之比为3:1。
4.根据权利要求1所述的氮化铝基金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，球磨过程中的转速为200～300r/min。
5.根据权利要求1所述的氮化铝基金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述氮化铝的的粒径为0.5～2μm。
6.根据权利要求1所述的氮化铝基金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述成型剂为石蜡。
7.根据权利要求1所述的氮化铝基金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，混合浆料与成型剂的质量比为100:3。
8.根据权利要求1所述的氮化铝基金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，压制压力为200Mpa，烧结温度为1420℃。
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