一种可适应高低温自润滑刀具材料的制备方法

摘要

一种可适应高低温的自润滑刀具材料的制备方法，涉及一种刀具材料；该方法采用ZrB₂纳米粉、纳米粉ZrO₂ 和CaF₂纳米粉为原料进行制备，首先原料采用氢氟酸水溶液进行清洗，然后再去离子水、无水乙醇进行洗涤；按照ZrB₂的体积百分比为60.0~80.0%、ZrO₂的体积百分比为15.0~35.0%、CaF₂ 5.0%分别取预处理后的ZrB₂纳米粉和ZrO₂纳米粉取预处理后原料，然后进行配料、搅拌、分散及第一次球磨，得到细化粉末；取细化粉CaF₂纳米粉加入到去离子水的容器中，超声搅拌等，然后再进行第二次球磨，最后再进行放电等离子烧结，得到本发明的刀具材料。所制备刀具材料，适合于高低温，具有粒度细小且分布均匀、高硬度、高抗弯强度、高断裂韧性、良好的高低温稳定性等特点。

主权项

一种可适应高低温的自润滑刀具材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一、原材料的预处理分别将ZrB₂纳米粉、ZrO₂纳米粉和CaF₂纳米粉置于浓度为1.0~2.0wt%的氢氟酸水溶液中，然后50~100Hz超声波、80~150r/min搅拌处理90~120min，静置60~90min，倒出上层溶液及漂浮的杂质，所得沉淀物加入去离子水进行洗涤，静置60~90min再次倒出上层溶液，再次加入去离子水进行洗涤，直至上层溶液pH值大于6.5为止，分别得到酸洗后ZrB₂纳米粉、ZrO₂纳米粉和CaF₂纳米粉；将所得酸洗后ZrB₂纳米粉、ZrO₂纳米粉和CaF₂纳米粉分别采用无水乙醇洗涤，得到预处理后ZrB₂纳米粉、ZrO₂纳米粉和CaF₂纳米粉，备用；步骤二、配料、搅拌、分散及第一次球磨按照预处理后的ZrB₂纳米粉的体积百分比为60.0~80.0%、预处理后的ZrO₂纳米粉的体积百分比为15.0~35.0%，分别取预处理后的ZrB₂纳米粉和ZrO₂纳米粉，倒入装有ZrB₂纳米粉和ZrO₂纳米粉混合物体积3~5倍的去离子水、且设有设有温度传感器的容器中，得到混合物A；将装有混合物A的容器置于超声波发生器中，50~100Hz超声波处理，同时对其进行100~150r/min搅拌；在超声搅拌过程中，将混合物A的温度升高至100℃，保持该温度，并继续超声搅拌30~40min；然后按照聚乙二醇和混合物A的质量比为1:100取聚乙二醇，加入到混合物A中，继续超声搅拌10~20min后得到混合物B；将所得混合物B放入球磨罐中，以无水乙醇为介质，球磨180~220h，之后在140~160℃条件下真空干燥22~26h，过筛，得到细化粉末，备用；步骤三、第二次球磨按照上述步骤二所得细化粉末的体积百分比为95%、步骤一预处理得到的CaF₂纳米粉的体积百分比为5%，取步骤二所得细化粉末和步骤一预处理得到的CaF₂纳米粉，倒入装有步骤二所得细化粉末和步骤一预处理得到的CaF₂纳米粉总体积3~5倍的去离子水、且设有温度传感器的容器中，得到混合物C；将容器置于超声波发生器中，80~100Hz超声波处理，同时对其进行80~100r/min搅拌；在超声搅拌过程中，将混合物温度升高至120℃，保持该温度，并继续超声搅拌30~40min；然后按照聚乙二醇和混合物C的质量比为1:100取聚乙二醇，加入到混合物C中，继续超声搅拌10~20min后得到混合物D；将所得混合物D放入球磨罐中，以无水乙醇为介质，球磨200~220h，之后在140~160℃条件下真空干燥22~26h，过筛，得到二次球磨细化粉末，备用；步骤四：放电等离子烧结将步骤三所得二次球磨细化粉末装入石墨模具，置于真空环境中，然后均匀加压进行放电等离子烧结，烧结时，从室温上升至1700℃的过程中，环境压力平稳均匀的加至40MPa，之后在温度为1700℃、压力40MPa条件下保温5~20 min，然后断电自然冷却至室温，即得到可适应高低温的自润滑刀具材料。