專利名稱：鈦鋁金屬間化合物/氧化鋁陶瓷復(fù)合材料及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工程陶瓷材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種陶瓷刀具、模具及熱噴涂用的鈦鋁金屬間化合物/氧化鋁復(fù)合陶瓷材料及其制備工藝。
背景技術(shù)：
目前廣泛使用的陶瓷刀具材料的缺點(diǎn)是脆性大，即抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性低，成本高。長期以來，人們?yōu)榱颂岣咛沾傻毒卟牧系男阅?，降低成本，已作了大量的工作。從對陶瓷刀具的增韌方面，自1986年始，歐美市場就有了碳化硅晶須增韌的氧化鋁刀具材料，國內(nèi)也相繼研究出了碳化硅晶須增韌氧化鋁基和在碳化硅晶須增韌的基礎(chǔ)上又加入碳化硅顆粒增韌的氧化鋁基陶瓷刀具材料。單純由晶須增韌的材料，雖然斷裂韌性較好，但由于晶須價格較高，導(dǎo)致材料價格高，性能價格比不合理，用顆粒部分替代晶須的氧化鋁基復(fù)合材料，價格上雖有所降低，但性能上同時受到了影響，KIc只有6Mpam1/2左右。金屬間化合物具有半陶瓷性質(zhì)，它們與陶瓷材料復(fù)合，能實(shí)現(xiàn)性能上的互補(bǔ)，且成本也會大大降低。1996年原山東工業(yè)大學(xué)研究出了性能價格比較合理的Fe-Al金屬間化合物--Al2O3陶瓷復(fù)合材料(專利號為，98110195X)，利用該材料所制備的刀具對軸承環(huán)等合金鋼材料和HT250分別進(jìn)行了精車和粗車試驗(yàn)，與YB415及YT3硬質(zhì)合金刀具相比，紅硬性優(yōu)異，高速切削不燒刀，精車速度可高達(dá)600m/min以上，提高切削效率2-5倍。新型刀具展現(xiàn)出良好的韌性，在斷續(xù)切削過程和大切深情況下不崩刃，耐磨損性能超過硬質(zhì)合金，韌性優(yōu)于其它氧化鋁基陶瓷刀具，是一種可部分替代硬質(zhì)合金刀具的切削加工產(chǎn)品。但該刀具對硬度高、塑性較好的材料，如調(diào)質(zhì)鋼等切削性能上欠佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，利用資源豐富、價格低廉的原料，發(fā)明一種價格適宜、性能優(yōu)良、先進(jìn)實(shí)用的鈦鋁金屬間化合物/氧化鋁復(fù)合陶瓷材料及其制備工藝。
本發(fā)明是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的鈦鋁金屬間化合物/氧化鋁陶瓷復(fù)合材料，其特征是它由Ti-Al金屬間化合物和Al2O3兩部分組成，材料的組成成分比(重量％)為Al2O365-93％，Ti-Al金屬間化合物7-35％。
上述的鈦鋁金屬間化合物/氧化鋁陶瓷復(fù)合材料，其特征還在于Ti-Al基金屬間化合物組分原子百分比(％)為Al12-50，Nb0-22，B0-1.5，Mo0-2，Cr 0-3，其余為Ti。
鈦鋁金屬間化合物/氧化鋁陶瓷復(fù)合材料的制備工藝步驟為1)金屬Ti粉和Al粉以及少量添加劑按配比準(zhǔn)確配料，干法球磨機(jī)械合金化，形成主晶相為Ti3Al和TiAl的混合物；2)Ti-Al金屬間化合物粉體與Al2O3細(xì)粉按配方配料，無水乙醇作球磨介質(zhì)，一起球磨后，料漿在真空干燥器中干燥、制粉；3)粉體材料裝入石墨模具中，熱壓燒結(jié)，用氫氣或氬氣作保護(hù)氣體，燒成溫度范圍為1200-1800℃，壓力為10-40MPa。
由于Ti-Al金屬間化合物的優(yōu)良性能及該種材料與Al2O3陶瓷材料有著較Fe-Al金屬間化合物與Al2O3更接近的熱膨脹系數(shù)，也就是說，Ti-AI金屬間化合物與Al2O3有更好的結(jié)合性能，生產(chǎn)出的復(fù)合材料將會大大改善切削性能。本發(fā)明利用Ti粉、Al粉經(jīng)合金化后與Al2O3粉復(fù)合，來提高Al2O3陶瓷的韌性和強(qiáng)度。形成的復(fù)合陶瓷材料性能價格比合理，且拓展了Al2O3陶瓷材料的應(yīng)用范圍。
4、實(shí)施例將Ti、Al粉及添加劑配料，于高能球磨機(jī)中球磨70-100小時，然后加入Al2O3粉及無水乙醇球磨劑，混磨3-5小時，經(jīng)真空干燥箱干燥后，用100目篩篩選，用石墨模具在氬氣氣氛中熱壓燒結(jié)，按附表中的溫度，加壓40MPa，燒結(jié)1小時即得到致密度高于99％的胚料，經(jīng)切割磨光后即成復(fù)合陶瓷刀具。
實(shí)施例附表
權(quán)利要求
1·鈦鋁金屬間化合物/氧化鋁陶瓷復(fù)合材料，其特征是它由Ti-Al金屬間化合物和Al2O3兩部分組成，材料的組成成分比(重量％)為Al2O365-93％，Ti-Al金屬間化合物7-35％。
2·根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鋁金屬間化合物/氧化鋁陶瓷復(fù)合材料，其特征還在于Ti-Al基金屬間化合物組分原子百分比(％)為Al12-50，Nb 0-22，B0-1.5，Mo0-2，Cr0-3，其余為Ti。
3·一種制備權(quán)利要求1或2所述的鈦鋁金屬間化合物/氧化鋁陶瓷復(fù)合材料的工藝步驟為1)金屬Ti粉和Al粉以及少量添加劑按配比準(zhǔn)確配料，干法球磨機(jī)械合金化，形成主晶相為Ti3Al和TiAl的混合物；2)Ti-Al金屬間化合物粉體與Al2O3細(xì)粉按配方配料，無水乙醇作球磨介質(zhì)，一起球磨后，料漿在真空干燥器中干燥、制粉；3)粉體材料裝入石墨模具中，熱壓燒結(jié)，用氫氣或氬氣作保護(hù)氣體，燒成溫度范圍為1200-1800℃，壓力為10-40MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及到刀具、模具表面噴涂等領(lǐng)域應(yīng)用的一種鈦鋁金屬間化合物/氧化鋁陶瓷復(fù)合材料及其制備工藝。該材料由Ti－Al金屬間化合物和Al
文檔編號C04B35/10GK1337377SQ0112743
公開日2002年2月27日 申請日期2001年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月20日
發(fā)明者尹衍升, 李愛菊, 龔紅宇, 范潤華, 甄玉花 申請人:山東大學(xué)