氮化硅基纳米复合梯度功能陶瓷刀具材料及其制备方法

摘要

本发明提供了一种氮化硅基纳米复合梯度功能陶瓷刀具材料及其制备方法。该陶瓷刀具材料具有五层对称梯度层次结构，相对中心层对称的层中组分含量相同，各层厚度一致，每层的组分均为微米Si₃N₄、纳米Si₃N₄、纳米TiC、纳米TiN、Al₂O₃和Y₂O₃。其制备方法是(1)按每层各组分的含量配料，(2)对各层中纳米材料的分散，(3)将各层中其他材料与分散的纳米材料混料，得到分散良好的复合陶瓷材料粉末料，(4)采用粉末分层铺填法和热压烧结工艺进行装料及烧结。本发明提高了材料的抗弯强度和断裂韧性，提高了材料的断裂韧性，而纳米TiC和纳米TiN的梯度分层分布，使刀具材料的力学性能呈梯度阶梯变化，可有效缓解残余热应力。

主权项

1. 一种氮化硅基纳米复合梯度功能陶瓷刀具材料，具有五层对称梯度层次结构，相对中心层对称的层中组分含量相同，各层厚度一致，其特征是：第一层和第五层的组分按体积百分比均为61.5％的微米Si3N4、20.5％的纳米Si3N4、5％的纳米TiC、5％的纳米TiN、2％的微米Al2O3和6％的微米Y2O3，第二层和第四层的组分按体积百分比均为57.75％的微米Si3N4、19.25％的纳米Si3N4、5％的纳米TiC、10％的纳米TiN、2％的微米Al2O3和6％的微米Y2O3，第三层的组分按体积百分比为54％的微米Si3N4、18％的纳米Si3N4、10％的纳米TiC、10％的纳米TiN、2％的微米Al2O3和6％的微米Y2O3。