[发明专利]一种颗粒增强三元层状陶瓷零件的表面氮化方法

摘要

本发明涉及一种三元层状陶瓷零件的表面氮化方法，通过在MAX相三元层状陶瓷材料中加入陶瓷颗粒增强相，经过烧结后，制得的三元层状陶瓷复合材料，不仅在室温下具有良好的机械加工性能，有效氮化层的厚度可达0.05～0.25mm，形成心部具有一定韧性、工作表面具有一定硬度的特殊梯度陶瓷零件。通过本发明制造的零件，如齿轮、轴承等，可以用于制造服役于450℃以上高温环境的零件，具有加工工艺好、耐冲击等优点。

主权项

一种颗粒增强三元层状陶瓷零件的表面氮化方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：1)MAX相陶瓷材料经过球磨后，选取30目以上的粉体，并在所述的粉末中加入与MAX相材料粉末体积分数比为(5～30)：(70～95)的陶瓷颗粒相，所述的陶瓷颗粒相为SiC、Si3N4、塞隆(SiAlON)、Al2O3、AlN、TiN、TiC、TiB2、ZrO2、ZrB2、ZrC、ZrN、c‑BN、NbN、NbC中的一种或多种；2)将MAX相材料粉末和陶瓷颗粒相进行充分混合，形成粉末状混合物；3)将粉末状混合物进行烧结，烧结温度在1100～1600℃，烧结压力为20～40MPa，烧结时间为1～4h，形成毛坯；4)将毛坯加工成零件；5)对零件进行表面氮化，所述的氮化方法包括以下步骤：a.将零件置于钛合金离子氮化炉的阴极上，将氮化炉抽真空至30Pa以下后，开始氮化；b.氮化过程中，氮化炉的升温速率为0.5～5℃/min，升温至350～600℃时保温1～2h；c.保温结束后，通入氮源气体，，所述的氮源气体包括氨气、氮气、氮气和氩气的混合气或氮气和氢气的混合气中的一种；氮源气体的混合比见下表所示：氮源气体组成N2N2：H2N2：ArNH3体积比—1：(2～8)1：(3～10)—d.继续以0.5～3℃/min的升温速率升温至700～950℃范围内进行离子氮化，氮化时间4～100h，保温结束后，以30～150℃/h的冷却速度，炉冷至300～500℃；e.关闭电源，随炉冷至200℃以下打开炉门，取出零件，氮化完毕；6)将零件空冷至室温后，进行最终加工。