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专利号: 2015103081965
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种添加碳化硅包覆六方氮化硼复合粉体改性的自润滑陶瓷刀具材料,其原料组成体积比如下:

氧化铝(Al2O3)20-80%,碳化钛(TiC)10-80%,碳化硅包覆的六方氮化硼(h-BN@SiC)复合粉体1-20%(以其中所含h-BN计),烧结助剂氧化镁(MgO)0.2-5%;

其中,所用碳化硅包覆六方氮化硼(h-BN@SiC)复合粉体是按以下方法制得的:

将h-BN分散于无水乙醇中,向分散液中添加适量蒸馏水与氨水,调节pH值为8-9.5,再逐滴缓慢滴加正硅酸乙酯(TEOS),正硅酸乙酯在碱性条件催化下水解并与h-BN缩合反应,在h-BN表面键合包覆一层球形纳米SiO2,得到h-BN@SiO2复合粉体;然后,以酚醛树脂作为碳源,将包覆在h-BN表面的SiO2经碳热还原反应转化为SiC。

2.如权利要求1所述的添加碳化硅包覆六方氮化硼复合粉体改性的自润滑陶瓷刀具材料,其特征在于所述原料组成体积比如下:氧化铝(Al2O3)30-70%,碳化钛(TiC)20-50%,碳化硅包覆的六方氮化硼(h-BN@SiC)2-15%(以其中所含h-BN计),烧结助剂氧化镁(MgO)0.2-3%。

3.如权利要求1所述的添加碳化硅包覆六方氮化硼复合粉体改性的自润滑陶瓷刀具材料,其特征在于所述原料组成体积比如下:氧化铝(Al2O3)55-70%,碳化钛(TiC)20-30%,碳化硅包覆的六方氮化硼(h-BN@SiC)2-15%(以其中所含h-BN计),烧结助剂氧化镁(MgO)0.4-2%。

4.如权利要求1所述的添加碳化硅包覆六方氮化硼复合粉体改性的自润滑陶瓷刀具材料,其特征在于所用碳化硅包覆六方氮化硼(h-BN@SiC)复合粉体是按以下方法制得的:①将粒径为1-15μm的h-BN粉体分散于的无水乙醇中,h-BN与无水乙醇的质量体积比为0.5-10g:100-500mL,超声分散10-30min,然后加适量水并用质量分数23-28wt%的氨水调节pH值为8-9.5,将得到的混合液磁力搅拌并水浴加热,温度保持在30-70℃;缓慢滴加正硅酸乙酯(TEOS),h-BN与正硅酸乙酯的质量体积比为0.5-10g:6-50mL,正硅酸乙酯滴加速度为0.02-0.6mL/min,反应时间为2-24h;将得到的悬浊液在1000-4000r/min条件下离心分离5-40min,用无水乙醇清洗2-5次,40-100℃条件下真空干燥,得到以微米h-BN为核、纳米SiO2为壳的球形二氧化硅包覆六方氮化硼(h-BN@SiO2)复合粉体;

②将包覆后的h-BN@SiO2复合粉体分散于酚醛树脂的乙醇溶液中,h-BN@SiO2与酚醛树脂的质量比为1:1-8;加热40-90℃并搅拌以蒸发掉乙醇溶剂,得到h-BN@SiO2与酚醛树脂的糊状混合物;将得到的糊状混合物在真空干燥箱中充分干燥,干燥温度为40-180℃;干燥后的混合物在真空条件下加热到1400-1800℃,保温0.5-3h将包覆在h-BN表面的SiO2经碳热还原反应转化为SiC,将所得产物转移至马弗炉中,空气氛围下加热到500-800℃,反应1-4h去除残留碳,制得h-BN@SiC复合粉体。

5.权利要求1-4任一项所述的添加碳化硅包覆六方氮化硼复合粉体改性的自润滑陶瓷刀具材料的制备方法,包括步骤如下:(1)按比例称取适量Al2O3和TiC粉末,分别分散于无水乙醇中,超声分散并机械搅拌

15-30min,将所得悬浮液混合后加入MgO粉末再次超声分散并机械搅拌15-30min,得到混合均匀的复相悬浮液;

(2)将上述复相悬浮液倒入球磨灌,加入硬质合金球,保证球料重量比为8-12:1,充入氮气或氩气作为保护气氛连续球磨36-72h;

(3)按比例加入h-BN@SiC复合粉体再次球磨1-3h后将悬浮液在真空干燥箱中

100-120℃下连续干燥24-48h,然后过筛得到混合粉料,密封备用;

(4)将步骤(3)所得干燥后混合粉料装入石墨模具中进行热压烧结,烧结温度

1600-1700℃,热压压力25-35MPa,保温时间10-30min,升温速度10-20℃/min。

6.如权利要求5所述的添加碳化硅包覆六方氮化硼复合粉体改性的自润滑陶瓷刀具材料的制备方法,其特征在于步骤(2)中所述的硬质合金球为YG6或YG8。

7.如权利要求5所述的添加碳化硅包覆六方氮化硼复合粉体改性的自润滑陶瓷刀具材料的制备方法,其特征在于步骤(2)中保护气氛为氮气或氩气。