本發(fā)明屬材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具備高硬度、高熱導(dǎo)率、致密性好的復(fù)合陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)：

復(fù)合陶瓷材料的硬度高、耐磨性好、熱硬性強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性高。用復(fù)合陶瓷材料制造的刀具可以對(duì)不銹鋼、高溫合金等難加工材料進(jìn)行高速高效切削，可以有效避免切削高溫時(shí)刀具失效的問(wèn)題，其高溫切削性能優(yōu)于硬質(zhì)合金刀具和普陶瓷刀具材料，近年來(lái)隨著航空航天工業(yè)、石油工業(yè)的發(fā)展，不銹鋼、高溫合金等難加工材料的加工問(wèn)題越來(lái)越受到重視，而復(fù)合陶瓷刀具材料特別適合于加工各種難加工材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種高硬度、高熱導(dǎo)率、致密性好、耐磨性好、化學(xué)性能穩(wěn)定的復(fù)合陶瓷及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種復(fù)合陶瓷，由以下組分按照重量份數(shù)制備而成：

α-Al₂O₃ 21-45份，TiN15-30份，Zr₂O 3-6份，Ni 3-5份，Si 15-20份，NH₄Cl 1.5-2份。

制備方法具體步驟如下：

(1)將各種原料干燥后按量混合均勻，過(guò)400-500目篩；

(2)常溫下，將過(guò)篩后的原料在球磨機(jī)中球磨3-4小時(shí)；

(3)將球磨后的原料裝入高強(qiáng)石墨模具中，爐內(nèi)抽真空后通入脫水脫氫的氮?dú)?，壓力控制?.1-0.15MPa，以25℃/min的速度升溫至1200℃，保溫15小時(shí)；之后將逐漸加壓至20MPa，加壓速度為1MPa/min，加壓過(guò)程中逐步升溫，升溫速度為50℃/min，當(dāng)溫度達(dá)到1600℃、壓力20MPa后，保溫保壓1小時(shí)，之后，在保壓的情況下，逐漸降溫至室溫。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明制備方法中的燒結(jié)過(guò)程，嚴(yán)格控制溫度升降和壓力升降，首先在微正壓的環(huán)境下使原料中的Si粉與脫水脫氫的氮?dú)馍搔孪嗟?，之后再控制溫度和壓力進(jìn)行燒結(jié)，得到本發(fā)明的高性能復(fù)合陶瓷；本發(fā)明的復(fù)合陶瓷，相對(duì)密度可達(dá)到99.4％，斷裂韌性達(dá)到7.8MPa·m^1/2～8.7MPa·m^1/2，維氏硬度達(dá)到20.5-21.8GPa，熱導(dǎo)率為132～143W/(m·K)，抗彎強(qiáng)度達(dá)690-710MPa。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。在不背離本發(fā)明精神和實(shí)質(zhì)的情況下，對(duì)本發(fā)明方法、步驟或條件所作的修改或替換，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

若未特別指明，實(shí)施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。

實(shí)施例1

一種復(fù)合陶瓷，由以下組分按照重量份數(shù)制備而成：

α-Al₂O₃ 38份，TiN 26份，Zr₂O 5.3份，Ni 4.7份，Si 16.8份，NH₄Cl 1.8份。

制備方法具體步驟如下：

(1)將各種原料干燥后按量混合均勻，過(guò)500目篩；

(2)常溫下，將過(guò)篩后的原料在球磨機(jī)中球磨4小時(shí)；

(3)將球磨后的原料裝入高強(qiáng)石墨模具中，爐內(nèi)抽真空后通入脫水脫氫的氮?dú)?，壓力控制?.1-0.15MPa，以25℃/min的速度升溫至1200℃，保溫15小時(shí)；之后將逐漸加壓至20MPa，加壓速度為1MPa/min，加壓過(guò)程中逐步升溫，升溫速度為50℃/min，當(dāng)溫度達(dá)到1600℃、壓力20MPa后，保溫保壓1小時(shí)，之后，在保壓的情況下，逐漸降溫至室溫。

上述原料和方法制備的復(fù)合陶瓷性能優(yōu)越，相對(duì)密度可達(dá)到99.4％，斷裂韌性達(dá)到8.7MPa·m^1/2，維氏硬度達(dá)到21.8GPa，熱導(dǎo)率為143W/(m·K)，抗彎強(qiáng)度達(dá)710MPa。

上述實(shí)施方案為本發(fā)明最佳的實(shí)施方案，但本發(fā)明的實(shí)施方案并不受上述實(shí)施方案的限制，其他的任何不違背本發(fā)明原理的條件下，可以通過(guò)改變參數(shù)的形式所產(chǎn)生的實(shí)施例，都包含于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。