专利名称：钛铝金属间化合物/氧化铝陶瓷复合材料及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于工程陶瓷材料领域，尤其是涉及一种陶瓷刀具、模具及热喷涂用的钛铝金属间化合物/氧化铝复合陶瓷材料及其制备工艺。
背景技术：
目前广泛使用的陶瓷刀具材料的缺点是脆性大，即抗弯强度和断裂韧性低，成本高。长期以来，人们为了提高陶瓷刀具材料的性能，降低成本，已作了大量的工作。从对陶瓷刀具的增韧方面，自1986年始，欧美市场就有了碳化硅晶须增韧的氧化铝刀具材料，国内也相继研究出了碳化硅晶须增韧氧化铝基和在碳化硅晶须增韧的基础上又加入碳化硅颗粒增韧的氧化铝基陶瓷刀具材料。单纯由晶须增韧的材料，虽然断裂韧性较好，但由于晶须价格较高，导致材料价格高，性能价格比不合理，用颗粒部分替代晶须的氧化铝基复合材料，价格上虽有所降低，但性能上同时受到了影响，KIc只有6Mpam1/2左右。金属间化合物具有半陶瓷性质，它们与陶瓷材料复合，能实现性能上的互补，且成本也会大大降低。1996年原山东工业大学研究出了性能价格比较合理的Fe-Al金属间化合物--Al2O3陶瓷复合材料(专利号为，98110195X)，利用该材料所制备的刀具对轴承环等合金钢材料和HT250分别进行了精车和粗车试验，与YB415及YT3硬质合金刀具相比，红硬性优异，高速切削不烧刀，精车速度可高达600m/min以上，提高切削效率2-5倍。新型刀具展现出良好的韧性，在断续切削过程和大切深情况下不崩刃，耐磨损性能超过硬质合金，韧性优于其它氧化铝基陶瓷刀具，是一种可部分替代硬质合金刀具的切削加工产品。但该刀具对硬度高、塑性较好的材料，如调质钢等切削性能上欠佳。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，利用资源丰富、价格低廉的原料，发明一种价格适宜、性能优良、先进实用的钛铝金属间化合物/氧化铝复合陶瓷材料及其制备工艺。
本发明是通过以下方式实现的钛铝金属间化合物/氧化铝陶瓷复合材料，其特征是它由Ti-Al金属间化合物和Al2O3两部分组成，材料的组成成分比(重量％)为Al2O365-93％，Ti-Al金属间化合物7-35％。
上述的钛铝金属间化合物/氧化铝陶瓷复合材料，其特征还在于Ti-Al基金属间化合物组分原子百分比(％)为Al12-50，Nb0-22，B0-1.5，Mo0-2，Cr 0-3，其余为Ti。
钛铝金属间化合物/氧化铝陶瓷复合材料的制备工艺步骤为1)金属Ti粉和Al粉以及少量添加剂按配比准确配料，干法球磨机械合金化，形成主晶相为Ti3Al和TiAl的混合物；2)Ti-Al金属间化合物粉体与Al2O3细粉按配方配料，无水乙醇作球磨介质，一起球磨后，料浆在真空干燥器中干燥、制粉；3)粉体材料装入石墨模具中，热压烧结，用氢气或氩气作保护气体，烧成温度范围为1200-1800℃，压力为10-40MPa。
由于Ti-Al金属间化合物的优良性能及该种材料与Al2O3陶瓷材料有着较Fe-Al金属间化合物与Al2O3更接近的热膨胀系数，也就是说，Ti-AI金属间化合物与Al2O3有更好的结合性能，生产出的复合材料将会大大改善切削性能。本发明利用Ti粉、Al粉经合金化后与Al2O3粉复合，来提高Al2O3陶瓷的韧性和强度。形成的复合陶瓷材料性能价格比合理，且拓展了Al2O3陶瓷材料的应用范围。
4、实施例将Ti、Al粉及添加剂配料，于高能球磨机中球磨70-100小时，然后加入Al2O3粉及无水乙醇球磨剂，混磨3-5小时，经真空干燥箱干燥后，用100目筛筛选，用石墨模具在氩气气氛中热压烧结，按附表中的温度，加压40MPa，烧结1小时即得到致密度高于99％的胚料，经切割磨光后即成复合陶瓷刀具。
实施例附表
权利要求
1·钛铝金属间化合物/氧化铝陶瓷复合材料，其特征是它由Ti-Al金属间化合物和Al2O3两部分组成，材料的组成成分比(重量％)为Al2O365-93％，Ti-Al金属间化合物7-35％。
2·根据权利要求1所述的钛铝金属间化合物/氧化铝陶瓷复合材料，其特征还在于Ti-Al基金属间化合物组分原子百分比(％)为Al12-50，Nb 0-22，B0-1.5，Mo0-2，Cr0-3，其余为Ti。
3·一种制备权利要求1或2所述的钛铝金属间化合物/氧化铝陶瓷复合材料的工艺步骤为1)金属Ti粉和Al粉以及少量添加剂按配比准确配料，干法球磨机械合金化，形成主晶相为Ti3Al和TiAl的混合物；2)Ti-Al金属间化合物粉体与Al2O3细粉按配方配料，无水乙醇作球磨介质，一起球磨后，料浆在真空干燥器中干燥、制粉；3)粉体材料装入石墨模具中，热压烧结，用氢气或氩气作保护气体，烧成温度范围为1200-1800℃，压力为10-40MPa。
全文摘要
本发明涉及到刀具、模具表面喷涂等领域应用的一种钛铝金属间化合物/氧化铝陶瓷复合材料及其制备工艺。该材料由Ti－Al金属间化合物和Al
文档编号C04B35/10GK1337377SQ0112743
公开日2002年2月27日 申请日期2001年9月20日 优先权日2001年9月20日
发明者尹衍升, 李爱菊, 龚红宇, 范润华, 甄玉花 申请人:山东大学