[发明专利]一种粉末冶金陶瓷刀具材料及其制备方法

说明书

一种粉末冶金陶瓷刀具材料及其制备方法，属于粉末冶金技术领域，由如下重量百分比材料构成：60～80%AlMgB₁₄陶瓷粉末、1.0～2.2%镍、0.3～0.66%钼、1.0～1.7%钛、0.2～0.6%碳、1.5～2.2%硅、0.1～0.3%锰、0.1～0.3%硫、0.1～0.4%磷，其余为纯铁。通过高速混合、真空球磨、压制成型、烧结形成粉末冶金刀具材料。本发明组分新颖，为了提高刀具的韧性，其刀具的组分更为合理、工作寿命更长，能大大提升刀具的力学性能，满足多振动、高速切削使用需求。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，涉及一种刀具材料及其制备方法，具体的说是涉及一种粉末冶金陶瓷刀具材料及其制备方法。

背景技术

粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术。目前，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。

高速钢和硬质合金是当前机械切削高速刀具中应用比较广泛的两种材料，据不完全统计，硬质合金刀具已占世界刀具消费总额的55%，高速钢刀具为40%，超硬刀具为5%。高速钢经热处理后的使用硬度可达HRC63以上，在600℃左右的工作温度下仍能保持高的硬度，由于其具有较高的红硬性、韧性、耐磨性和耐热性，也用于制造性能要求高的模具、轧辊、高温轴承和高温弹簧等。硬质合金具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性，被誉为“工业牙齿”，用于制造切削工具、刀具、钴具和耐磨零部件，广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等领域，但与高速钢刀具相比，硬质合金刀具的断裂韧性较差，限制了其在某些加工领域(尤其是攻丝加工)中的应用。但上述两种材料刀具在超精密以及超高速切削加工等苛刻环境条件下硬度和耐腐蚀性能不够，有待进一步提高。

陶瓷刀具是一种新材料刀具，其硬度高，具有耐高温特性，但是其脆性大，韧性低，加工较为困难，因此需要制造出既能使硬度得到提高，韧性不随之下降的刀具就显得尤为重要。

发明内容

本发明针对传统陶瓷刀具在硬度提升时，其韧性会随之下降等不足，提出一种粉末冶金陶瓷刀具材料及其制备方法，其刀具的组分更为合理、工作寿命更长，能大大提升刀具的力学性能，满足多振动、高速切削使用需求。

本发明的技术方案是：一种粉末冶金陶瓷刀具材料，其特征在于，所述刀具组分由如下重量百分比材料构成：60～80%AlMgB₁₄陶瓷粉末、1.0～2.2%镍、0.3～0.66%钼、1.0～1.7%钛、0.2～0.6%碳、1.5～2.2%硅、0.1～0.3%锰、0.1～0.3%硫、0.1～0.4%磷，其余为纯铁。

一种粉末冶金陶瓷刀具材料的制备方法，其特征在于，包括如下操作步骤：

(1)分别称取如下重量百分比的各组分： 80%AlMgB₁₄陶瓷粉末、2.2%镍、0.66%钼、1.7%钛、0.6%碳、2.2%硅、0.3%锰、0.3%硫、0.4%磷，其余为纯铁；

(2)将上述按重量称取的各组分投入高速混合机中进行高速混合；

(3)将混合均匀后的混合冶金粉末用球磨机进行真空球磨；

(4)将球磨后的冶金粉末原料装入模具中进行压制成型；

(5)压制成型后，将压制后的冶金坯料进行烧结；

(6)冷却后即得抗压的抗压耐磨的粉末冶金刀具材料。