[发明专利]一种氮化硅-碳化钨钛纳米复合陶瓷刀具材料的制备方法

权利要求书

1.一种氮化硅-碳化钨钛纳米复合陶瓷刀具材料的制备方法，其特征包括以下步骤：

(1)原料的准备：用无水乙醇作为介质，分别对微米α-Si₃N₄、纳米α-Si₃N₄，微米Al₂O₃和微米(W,Ti)C原料粉末，进行球磨，之后经过真空干燥、过筛，封装以备用；

(2)纳米颗粒的分散：应用步骤（1）中球磨好的纳米α-Si₃N₄粉末，分散过程以无水乙醇为分散介质，加入相对纳米α-Si₃N₄质量为0.5%的分子量为4000的聚乙二醇，配制成纳米α-Si₃N₄的质量分数为0.2%的悬浮液；采用氨水滴定法将悬浮液的PH值调整为9.5～10，使悬浮液呈碱性；然后放在超声分散搅拌机上分散，得到分散良好的α-Si₃N₄悬浮液；

(3)混料：按体积百分比进行配料，其中烧结助剂Y₂O₃与Al₂O₃分别固定为4.8%和3.2%，(W,Ti)C为10～30%，纳米和微米α-Si₃N₄粉末总量为62～82%，且其中纳米α-Si₃N₄在氮化硅粉末中所占比重为20～50%；将步骤（1）中球磨好的微米级α-Si₃N₄、(W,Ti)C粉末以及Y₂O₃、Al₂O₃粉末与步骤（2）分散好的纳米材料的悬浮液混合，放在超声分散搅拌机上分散均匀后倒入混料桶中，在球磨机上球磨，再经过真空干燥、过筛，得到分散良好的复合陶瓷材料粉末料；

(4)装料与烧结：将混合好的原料粉末装入石墨模具中，在真空环境中采用分段温升、均匀加压的热压烧结工艺；在室温～1200℃时，升温速度为90～100℃/min，压力加至8Mpa；从1200℃到1700℃时，升温速度为45～50℃/min，压力平稳均匀加至30MPa；保温保压阶段温度为1700℃，压力为30MPa，保温保压时间为45min，之后随炉冷却至室温。

2.根据权利要求1所述的一种氮化硅－碳化钨钛纳米复合陶瓷刀具材料的制备方法，其特征是：步骤（1）中，微米α-Si₃N₄、纳米α-Si₃N₄和微米Al₂O₃粉末球磨24h以打散较大的团聚颗粒，获得更为均匀的粉末；(W,Ti)C粉末球磨240h，以减小粉末粒径至1μm左右；步骤（3）中球磨时间为48小时。

3.根据权利要求1所述的一种氮化硅－碳化钨钛纳米复合陶瓷刀具材料的制备方法，其特征是步骤（3）中增强相(W,Ti)C最佳含量为体积分数15%和20%；步骤（3）中纳米α-Si₃N₄粉末在氮化硅粉末中所占最优比重为25%。