欢迎来到利索能及~ 联系电话:18621327849
利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2016105291197
申请人: 齐鲁工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 水泥;混凝土;人造石;陶瓷;耐火材料〔4〕
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种具有力学各向异性的Si3N4/TiC/石墨烯复合陶瓷刀具材料的制备方法,是由以下质量百分比的原材料以溶解聚乙烯吡咯烷酮的异丙醇为分散液经均匀混合后热压烧结而制成:石墨烯0.5~5%,TiC 5~50%,MgO 0.5~5%,Y2O3 0.5~7%,A12O3 0.5~5%,其余为Si3N4;其中,所述石墨烯平均厚度为2~34nm,石墨烯平均最长向径为1~10μm;

所述Si3N4平均粒径为0.4~0.6μm;所述TiC平均粒径为0.1~2μm;所述MgO平均粒径为

0.1~2μm;所述Y2O3和A12O3平均粒径为0.1~2μm;

制备步骤包括:

-将Si3N4粉体加入到聚乙烯吡咯烷酮的异丙醇分散液中,超声分散得到氮化硅分散液;

-将TiC粉体加入到聚乙烯吡咯烷酮的异丙醇分散液中,超声分散得到TiC分散液;

-将MgO、Y2O3、A12O3粉体依次加入到聚乙烯吡咯烷酮的异丙醇分散液中,超声分散得到混合烧结助剂分散液;

-将石墨烯加入到聚乙烯吡咯烷酮的异丙醇分散液中,超声分散得到石墨烯分散液;

-将以上的氮化硅分散液、TiC分散液、混合烧结助剂分散液混合,超声分散、球磨,然后加入所述的石墨烯分散液继续球磨,所得混合浆料干燥、过筛,在模具中进行热压烧结;

所得Si3N4/TiC/石墨烯复合陶瓷刀具材料的力学性能在垂直和平行于热压方向上存在明显的各向异性。

2.如权利要求1所述的具有力学各向异性的Si3N4/TiC/石墨烯复合陶瓷刀具材料的制备方法,其特征在于原料组分质量百分比为:石墨烯0.5~2%,TiC 5~20%MgO 0.5~2%,Y2O3 2~6%,A12O3 1~4%,其余为Si3N4。

3.如权利要求1或2所述的具有力学各向异性的Si3N4/TiC/石墨烯复合陶瓷刀具材料的制备方法,其特征在于,所述TiC平均粒径为0.2~1μm,所述MgO平均粒径为0.1~1μm;所述Y2O3和A12O3平均粒径为0.2~1μm。

4.如权利要求1或2所述的具有力学各向异性的Si3N4/TiC/石墨烯复合陶瓷刀具材料的制备方法,其特征在于所述石墨烯平均厚度为2~20nm;所述石墨烯平均最长向径为1~5μm。

5.如权利要求1或2所述的具有力学各向异性的Si3N4/TiC/石墨烯复合陶瓷刀具材料的制备方法,其特征在于步骤如下:(1)将聚乙烯吡咯烷酮加入到异丙醇中,超声分散并机械搅拌10~30min,待其完全溶解;加入Si3N4粉体,超声分散并机械搅拌10~30min,得到氮化硅分散液;

(2)将聚乙烯吡咯烷酮加入到异丙醇中,超声分散并机械搅拌10~30min,待其完全溶解;加入TiC粉体,超声分散并机械搅拌10~30min,得到TiC分散液;

(3)将聚乙烯吡咯烷酮加入到异丙醇中,超声分散并机械搅拌10~30min,待其完全溶解;加入MgO粉体,超声分散并机械搅拌10~30min;加入Y2O3粉体,超声分散并机械搅拌10~

30min;加入A12O3粉体,超声分散并机械搅拌10~30min,得到混合烧结助剂的分散液;

(4)将步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)所述的分散液混合,超声分散并机械搅拌10~

30min,得到混合粉体的分散液;

(5)将步骤(4)所述的混合分散液倒入树脂球磨罐中,在惰性保护气氛下球磨48~60h,其中所述球磨所用球为硬质合金球,球料质量比为10~20:1;

(6)将聚乙烯吡咯烷酮加入到异丙醇中,超声分散并机械搅拌10~30min,待其完全溶解;加入石墨烯粉体,超声分散并机械搅拌10~30min,得到石墨烯分散液;

(7)将步骤(6)所制备的石墨烯分散液加入到步骤(5)的球磨罐中,保持所述保护气氛,继续球磨6~12h;

(8)待步骤(7)完成后,将混合浆料倒入托盘中,在真空干燥箱中干燥,干燥后粉体过

200目筛,之后将粉体加入到石墨模具中进行热压烧结。

6.如权利要求5所述的具有力学各向异性的Si3N4/TiC/石墨烯复合陶瓷刀具材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)所用的聚乙烯吡咯烷酮为Si3N4质量的0.5~2%;

步骤(2)所用的聚乙烯吡咯烷酮为TiC质量的0.5~2%;

步骤(3)所用的聚乙烯吡咯烷酮为MgO、Y2O3和A12O3总质量的0.5~2%,步骤(6)所用的聚乙烯吡咯烷酮为石墨烯质量的50~200%。

7.如权利要求5所述的具有力学各向异性的Si3N4/TiC/石墨烯复合陶瓷刀具材料的制备方法,其特征在于,步骤(5)、(7)所述的球磨球是硬质合金球YG6或YG8;

步骤(5)、(7)所述的保护气氛是氮气或氩气。

8.如权利要求5所述的具有力学各向异性的Si3N4/TiC/石墨烯复合陶瓷刀具材料的制备方法,其特征在于,步骤(8)所述干燥温度为80~120℃,干燥时间为24~48h。

9.如权利要求5所述的具有力学各向异性的Si3N4/TiC/石墨烯复合陶瓷刀具材料的制备方法,其特征在于,步骤(8)所述的烧结为真空热压烧结,烧结参数为:烧结温度为1650~

1750℃,保温时间为45~75min,压力为20~30MPa,升温速率为15~30℃/min。