[发明专利]一种增韧刀具材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种增韧刀具材料的制备方法，包括以下步骤：（1）将分散剂和叔丁醇搅拌溶解；（2）加入碳化硼、粘结剂、纳米氮化硅、聚乙烯醇、改性纳米二氧化硅、硼酸镁晶须和田螺壳粉，搅拌均匀；（3）加入氨水，使体系的pH为8.5；（4）转移至球磨机中进行球磨；（5）转移至真空除气机中除气；（6）倒入模具中，把模具浸入液氮中，使浆料快速凝固，得到多孔坯体；（7）将多孔坯体冷冻干燥；（8）将坯体在空气中烧结，抽真空排除炉内的空气后通入氩气作为保护气氛，同时继续升温进行液相烧结即得。本方法所制备的材料质轻，具很高的硬度，抗弯强度高，最重要的是，抗断裂效果佳。

技术领域

本发明涉及一种增韧刀具材料的制备方法。

背景技术

随着建筑、交通、航天航空以及电子工业等领域的快速发展，人类对材料的应用性能提出了更高的要求。刀具材料就是其中一种，刀具材料最初为金属材料，但是金属材料具有质量重，价格贵等缺点，随着金属基复合材料的发展，刀具材料也开始运用陶瓷金属复合材料，它兼有金属与陶瓷的优点，不仅具有高比强度、高比模量、耐磨损，重量轻，能够承受较高的工作温度，而且还具有良好的热物理性能，其需求量日益增长。但遗憾的是，这类材料目前还很少实现商业化，究其原因：一是生产成本高，二次加工困难；二是随着陶瓷增强体含量的增加，复合材料的韧性下降，断裂功减少，性能不稳定，使用起来不够安全，这也是陶瓷颗粒增强金属基复合材料多年来一直没有解决的瓶颈难题。因此，研究开发质轻、韧性佳的刀具材料迫在眉睫。

发明内容

要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种增韧刀具材料的制备方法，所制备的材料质轻，具很高的硬度，抗弯强度高，最重要的是，抗断裂效果佳。

技术方案：一种增韧刀具材料的制备方法，成分按重量份计，包括以下步骤：

（1）将3-6份分散剂和40-70份叔丁醇，搅拌溶解；

（2）加入5-10份碳化硼、5-8份粘结剂、20-50份纳米氮化硅、1-2份聚乙烯醇、3-5份改性纳米二氧化硅、5-10份硼酸镁晶须和5-8份田螺壳粉，搅拌均匀；

（3）加入氨水，使体系的pH为8.5；

（4）转移至球磨机中进行球磨，球磨时间为8-9h，转速为100-120r/min；

（5）转移至真空除气机中除气20-30min；

（6）倒入模具中，把模具浸入液氮中，使浆料快速凝固，得到多孔坯体；

（7）将多孔坯体放入冷冻干燥机中，在低温、低压下冷冻干燥48h；

（8）将坯体在370-380℃空气中保温15 min，继续升温至1200℃，烧结1 h，抽真空排除炉内的空气后通入纯度为99.9%氩气作为保护气氛，同时继续升温至1500℃保温2 h进行液相烧结即得，整个烧结过程中升温和降温速度均为5℃。

进一步优选的，所述改性纳米二氧化硅的制备方法为：

第一步：将1-3份γ-氨丙基三乙氧基硅烷和1-3份γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷和10-20份乙酸乙酯，混合搅拌5-10min；

第二步：加入3-5份纳米二氧化硅，搅拌10-20min；

第三步：过滤，烘干即得。

进一步优选的，所述分散剂为卵磷脂、壬基酚聚氧乙烯醚、鲸蜡醇、司盘-20或吐温中的一种或几种。

进一步优选的，所述粘结剂为紫胶、松香改性醇酸树脂、聚乙烯醇缩丁醛或达玛树脂中的一种或几种。

进一步优选的，所述步骤（7）中低温为＜-55℃，低压为＜8Pa。