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专利号: 2018109259306
申请人: 鲁东大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种梯度纳米复合金属陶瓷刀具材料具有对称型梯度结构,层数为5层,相对中心层对称的层中组分含量相同,且厚度对称分布,其中各层的Al2O3是纳米Al2O3和微米Al2O3混合,纳米 Al2O3的体积含量固定为11%;五层梯度层厚度按第一层厚度/第二层厚度一第二层厚度/第三层厚度= 0. 2确定;所述第一、五梯度层含纳米金属相,其余梯度层含微米金属相;第一层和第五层的组分按体积百分比均为54.25%的Al2O3,45%的微米(W,Ti)C,0.5%的纳米Ni,0.25%的纳米Mo;第二层和第四层的组分按体积百分比均为47.5%的Al2O3,47%的微米(W,Ti)C,2.5%的微米TiN,2%的微米Ni,1%的微米Mo;第三层的组分按体积百分比为32.5%~

14%的Al2O3,48% 53%的微米(W,Ti)C,4% 10%的微米TiN,3% 8%的微米Ni,1.5% 4%的微米Mo;

~ ~ ~ ~

微米MgO和微米NiO各占每层粉末总质量的0.5%。

2.根据权利要求1所述的梯度纳米复合陶瓷刀具材料五层梯度层厚度按第一层厚度/第二层厚度一第二层厚度/第三层厚度= 0.2确定; 所述第一、五梯度层不含金属相,其余梯度层含金属相。

3.根据权利要求1或2所述的梯度纳米复合金属陶瓷刀具材料的制备方法,其特征是:

包括以下步骤:

(1)配料:第一层和第五层的组分按体积百分比均为54.25%的Al2O3,45%的微米(W,Ti)C,0.5%的纳米Ni,0.25%的纳米Mo;第二层和第四层的组分按体积百分比均为47.5%的Al2O3,

47%的微米(W,Ti)C,2.5%的微米TiN,2%的微米Ni,1%的微米Mo;第三层的组分按体积百分比为32.5%~14%的Al2O3,48%~53%的微米(W,Ti)C,4%~10%的微米TiN,3%~8%的微米Ni,1.5%~4%的微米Mo,微米MgO和微米NiO各占每层粉末总质量的0.5%;(2)各层中纳米颗粒的分散、混料:纳米Al2O3的分散以无水乙醇为分散介质,加入相对纳米Al2O3质量为1%的纳米Al2O3的专用分散剂,配制成纳米材料的悬浮液; 将同一层中所取的微米粉末颗粒与该层分散好的纳米材料的悬浮液混合,在行星式球磨机上球磨48小时,再经过真空干燥、过筛,得到分散良好的复合金属陶瓷材料粉末;(3) 装料与烧结:采用粉末分层铺填法装料,采用二阶段热压烧结工艺,在真空环境中将复合粉末料烧结,在从室温加热到1200℃时,升温速度为20℃/min,压力加到5MPa;从1200℃到1700℃时,升温速率不变,压力平稳均匀加至30MPa,保温

3min,使材料获得一定的烧结驱动力;然后降低温度到1450℃,降温速度为50℃ /min,继续保温保压60min,压力保持为30MPa,之后随炉冷却。

4.根据权利要求3所述的一种梯度纳米复合金属陶瓷刀具材料烧结工艺,包括升温、第一阶段保温、降温、第二阶段保温,其特征在于:所述升温步骤:升温速度为20℃/min,压力加到5MPa,排除粉末内的气体;所述第一阶段保温步骤:第一阶段烧结温度为1600℃ 1725℃,优选1700℃,保温时间为3min,保证粉体~受热均匀,获得一定的烧结驱动力;所述第二阶段保温步骤:第二阶段烧结温度为1400~

1500℃,优选1450℃,降温速度为50℃/min,第二阶段保温时间为30 60min,保证表层和内~层材料烧结致密,晶粒不过度生长。

5.根据权利要求所述的表面金属含量低的梯度金属陶瓷,其特征在于所述硬质相中的(W,Ti)C平均粒度为不大于2微米,各相分布均匀。