[发明专利]一种添加石墨烯的Si3N4基陶瓷刀具材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种添加石墨烯的Si₃N₄基陶瓷刀具材料及其制备方法。该陶瓷刀具材料是以氮化硅为基体，以石墨烯为增强相，以MgO、A1₂O₃和Y₂O₃为复合烧结助剂。该复合陶瓷刀具材料经原料的单独分散、复合分散、球磨、干燥过筛、冷压成型和热压烧结工艺制成。本发明的Si₃N₄/石墨烯复合陶瓷刀具材料中，石墨烯对氮化硅陶瓷刀具材料的力学性能影响显著，石墨烯的添加降低了材料的摩擦系数，提高了材料的自润滑性能。

主权项

1.一种添加石墨烯的Si₃N₄基陶瓷刀具材料，其特征在于原料质量百分比如下：石墨烯0.5～5％，MgO 0.5～5％，Y₂O₃ 0.5～7％，A1₂O₃ 0.5～5％，其余为Si₃N₄；其中所述Si₃N₄平均粒径为0.4～0.6μm；所述石墨烯平均厚度为0.2～34nm，石墨烯平均最长向径为1～10μm；按以下方法制备：将聚乙烯吡咯烷酮分别加入到异丙醇中，分散使完全溶解，分别得到：聚乙烯吡咯烷酮占Si₃N₄质量的0.5～2％的分散液A，聚乙烯吡咯烷酮占MgO、Y₂O₃和A1₂O₃总质量的0.5～2％的分散液B，以及聚乙烯吡咯烷酮占石墨烯质量的50～200％的分散液C；在上述分散液A中加入Si₃N₄，制成氮化硅分散液；在上述分散液B中依次加入MgO、Y₂O₃和A1₂O₃，制成混合烧结助剂的分散液；在上述分散液C中加入石墨烯，制成石墨烯分散液；将制得的氮化硅分散液与混合烧结助剂的分散液混合，在保护气氛下球磨，再加入所述的石墨烯分散液，球磨后得混合浆料；取上述混合浆料进行干燥、过筛，将所得粉体进行热压烧结。