[发明专利]一种织构化碳化硅晶须增韧的氧化铝基陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明属于复合梯度陶瓷领域，公开一种织构化碳化硅晶须增韧的氧化铝基陶瓷及其制备方法和应用。该氧化铝基陶瓷是以氧化铝、碳化硅晶须和烧结助剂MgO或Y₂O₃为原料，以石蜡为结构辅助剂，先将原料混合得到混合粉体，将混合粉体分散于液态热石蜡中，经铸造冷却后得到铸件，在常温下挤压铸件实现织构化，高温去除石蜡后得到生坯，生坯经轴向加压为20～50MPa，升温至1500～1800℃烧结制得。本发明方法实现了碳化硅晶须径向定向排列的织构化氧化铝基陶瓷的制备，在摩擦面上具有高耐磨性与热导率，在高速加工耐热合金，高硬度金属材料时有利于降低切削温度，具有更高的稳定性，与市场上常见的陶瓷刀具相比具有明显的应用优势。

技术领域

本发明属于复合梯度陶瓷材料技术领域，更具体地，涉及一种织构化碳化硅晶须增韧的氧化铝基陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

现代切削技术的发展必然是向着高速化、精密化的与自动化迈进，这对切削用的刀具性能提出更高的要求。发展陶瓷刀具可以减少稀有资源的使用，同时提高加工效率，实现高速高效绿色加工。

目前，主流的陶瓷刀具体系可以分为氧化铝基与氮化硅基两大类，其中氧化铝基的陶瓷刀具研究最早，相关理论较为成熟，且原料在自然界中含量丰富。经过多代的改良，在力学性能与切削性能方面，氧化铝基的复合陶瓷刀具已经得到很大的提升，在切削铁系金属时，其切削速度比硬质合金刀具高几倍。特别在加工一些切削热大，切削温度高的金属材料如镍基高温合金等材料时，氧化铝基陶瓷刀具在耐摩擦与耐高温方面具有更明显的优势。

同样地，氧化铝基陶瓷刀具也有脆性大，抗冲击性能差的特点，需要进行增韧处理。目前市面上已有的处理方法是加入碳化硅晶须、石墨烯薄片等物质进行强化。其中晶须增韧刀具已经得到广泛应用，但由于氧化铝刀具热导率低，用于增韧的晶须在烧结体内随机排布时不能有效地增加热导率，而高速切削的温度很高，从而限制了其高速切削性能。

为解决这一问题，通过晶须在陶瓷内的定向排布，实现晶须的内部织构化，从而实现高到导热性，提高其切削性能。而径向定向排列的结构可以最大化实现多个切削刃垂直于晶须方向，实现最大化的切削效果。

本发明综合了材料内部织构化的材料设计制备方法与陶瓷增韧技术增韧，发明一种增韧晶须径向定向排列的织构化碳化硅晶须增韧氧化铝基陶瓷切削刀具材料，以其为材料制备的转位刀片与整体刀具与传统的晶须增韧陶瓷刀具相比具有更优异的切削性能。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，提供一种织构化碳化硅晶须增韧的氧化铝基陶瓷。该陶瓷为碳化硅晶须径向定向排列的织构化氧化铝基陶瓷。

本发明的另一目的在于提供上述织构化碳化硅晶须增韧的氧化铝基陶瓷的制备方法。该方法以氧化铝、碳化硅晶须和烧结助剂为原料，以石蜡为结构辅助剂，先将原料混合得到混合粉体，将混合粉体分散于液态热石蜡中，经铸造冷却后得到铸件，在常温下挤压铸件实现织构化，高温去除石蜡后得到生坯，生坯经高温加压烧结得到烧结体，烧结体经机械加工后得到成品刀具，实现碳化硅晶须径向定向排列的织构化氧化铝基陶瓷的制备。

本发明的再一目的在于提供上述织构化碳化硅晶须增韧的氧化铝基陶瓷的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：