[发明专利]一种添加h-BN@Al2

说明书

本发明涉及一种添加h‑BN@Al₂O₃包覆型固体润滑剂的自润滑陶瓷刀具材料及其制备方法，属于陶瓷刀具材料领域。该自润滑陶瓷刀具材料是以α相氧化铝作为基体，以碳化钛作为增强相，以氧化镁为烧结助剂，以h‑BN@Al₂O₃包覆粉体为固体润滑剂，经过湿法球磨混料和真空热压烧结制备而成。h‑BN@Al₂O3包覆粉体通过非均匀成核法制备。本发明的自润滑陶瓷刀具材料的烧结致密性较好，包覆粉体没有出现团聚现象，且于Al₂O₃/TiC基体具有良好的结合度，增强了陶瓷材料的力学性能。

技术领域

本发明涉及一种添加氧化铝包覆片状纳米六方氮化硼复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料及其制备方法，属于陶瓷刀具材料技术领域。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

与硬质合金等传统金属刀具材料相比，陶瓷刀具材料由于其优异的性能，如耐高温、耐腐蚀、耐磨和高强度等，在过去的几十年里吸引了越来越多的关注和应用。然而由于陶瓷材料本身干摩擦系数大，在高速切削加工过程中，如果不采用切削液进行冷却润滑，将产生大量的切削热并使刀具磨损严重，减少刀具的使用寿命。而自润滑陶瓷刀具成功解决了这一问题，拓宽了陶瓷材料的应用范围。

传统自润滑陶瓷刀具是通过将固体润滑剂之间添加到陶瓷基体材料中制备而成。直接添加固体润滑剂对陶瓷刀具材料有两方面影响：一方面固体润滑剂的添加将使得陶瓷刀具具有润滑效果，在干切削实验过程中固体润滑剂在刀具摩擦表面析出形成润滑膜，从而降低工件与刀具之间的摩擦系数，减小刀具磨损量；另一方面由于固体润滑剂本身力学性能较差，直接添加到陶瓷基体将对材料力学性能产生致命影响，不能满足切削难加工材料的需求。

针对以上矛盾，近年来部分研究学者设计开发了添加包覆型固体润滑剂的新型自润滑陶瓷刀具材料。具体方法是通过在固体润滑剂表面改性包覆一层强度较高的材料，然后添加到陶瓷基体中制备自润滑陶瓷材料。例如：有研究公开了添加包覆型氟化钙粉末的自润滑刀具材料的制备方法；有研究公开了一种用于自润滑刀具材料的氧化铝包覆氟化钙粉末及其制备方法；还有研究公开了一种镍包覆六方氮化硼复合粉体的制备方法。上述研究中制备的添加包覆型固体润滑剂的自润滑陶瓷刀具材料力学性能明显高于直接添加固体润滑剂的材料。然而发明人发现该方法存在一定不足，如微米级包覆粉体在纳米材料基体内容易降低材料整体力学性能，包覆层材料与基体材料存在物理性或化学性差异，在烧结过程中容易产生残余应力，不利于材料强度的提升等。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种添加氧化铝包覆片状纳米六方氮化硼复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料及其制备方法。本发明通过添加氧化铝包覆片状纳米六方氮化硼复合粉体制备的自润滑陶瓷刀具材料具有良好的力学性能，包覆粉体与基体材料结合度良好，并且具有良好的烧结致密性。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种添加h-BN@Al₂O₃包覆型固体润滑剂的自润滑陶瓷刀具材料，由以下重量份的原料组成：α-Al₂O₃ 40-75份，TiC 20-45份，h-BN@Al₂O₃ 0-20份，MgO 0.2-1份；

其中，h-BN@Al₂O₃以片状纳米h-BN为核，Al₂O₃为壳，采用非均匀成核法制备。