一种碳化钨－氧化锆－氧化铝复合刀具材料的制备方法

摘要

本发明属材料科学技术领域，涉及一种碳化钨－氧化锆－氧化铝复合刀具材料的制备方法。本发明在亚微米级WC基体中加入亚微米级ZrO₂颗粒和纳米级Al₂O₃粉末，以微米级VC和TaC颗粒为抑制剂，通过分段升温、均匀加压的热压烧结工艺，制备出以WC为基体、以ZrO₂和Al₂O₃为增强相的新型复合刀具材料。通过添加亚微米级ZrO₂颗粒和纳米Al₂O₃，改善了WC基体的高温稳定性和抗氧化性，该复合刀具材料具有较高的综合力学性能，其硬度、抗弯强度、断裂韧性分别可达到：18GPa、880MPa和13MPa.m^1/2。

主权项

1.一种碳化钨-氧化锆-氧化锅复合刀具材料的制备方法，其特征包括以下步骤：(1)配料：按质量百分比为8～15wt％微米ZrO2、1～5wt％纳米Al2O3、79～90wt％微米WC、0.2～5wt％微米VC和0.1～0.3wt％微米TaC进行配料；(2)纳米颗粒的分散及混料：首先以Na5P3O10为分散剂，以去离子水为分散介质，配制含Na5P3O10质量分数为0.25wt％的水溶液；将VC粉末加入到该溶液中配成悬浮液，并进行超声分散；按照同样的方法，将TaC粉末放入该溶液，配制悬浮液，并进行超声分散，同时调整悬浮液的PH值，使悬浮液呈碱性；将纳米Al2O3放入配制好的悬浮液中进行超声搅拌分散；将微米WC和ZrO2与配制好的VC和TaC悬浮液进行混合，在混料桶中球磨混料，再经过真空干燥、过筛，得到分散良好的复合粉末料；(3)烧结：采用高纯度氮气保护，分段升温、均匀加压的热压烧结工艺；在室温～1450℃时，升温速度为75～80℃/分钟，压力均匀加至30MPa，保温10分钟；在1450～1650℃时，升温速度为80～100℃/分钟，压力恒定为30MPa；保温阶段温度为1650℃，压力30MPa，保温时间30分钟。