专利名称：可用wc刀具加工的氧化锆基陶瓷材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可用WC刀具加工的氧化锆基陶瓷材料。属于结构陶瓷技术。
背景技术：
含2～3mol％氧化钇或8～12mol％氧化铈稳定剂的氧化锆基陶瓷，因常温下具有较高的抗弯强度和断裂韧性，而广泛用于制作多类另部件替代金属材料，如泵、磨机、阀等机械设备的缸套、柱塞、密封件或衬层等。其优良的耐磨、防腐和抗热等性能可使使用寿命高于金属数倍甚至数十倍，具有广阔的应用前景。然而这类陶瓷加工困难，只能用金刚石类超硬材料刀具进行机械加工，高加工成本成为影响其应用范围进一步扩大的关键因素。此外，这类陶瓷材料虽然断裂韧性较传统陶瓷有大幅度提高，但仍未改变作为脆性材料断裂的本质—无预兆的突然脆断，表现为应力应变行为呈直线关系，材料在使用中的可靠性仍然较低。
1998年，美国陶瓷学会通报[J.Am.Cera.Soc.1998，81(8)2169-2175]报道了添加稀土磷酸盐的氧化锆基陶瓷，利用二者的弱结合特性，制备出氧化锆/磷酸铈复相陶瓷，可用传统的金属WC刀具进行加工。但其缺点是引起氧化锆陶瓷断裂韧性的大幅度下降，如对12mol％CeO2稳定的ZrO2陶瓷，添加25vol％磷酸铈后，断裂韧性由8±1MPa·m1/2降为3.2±0.5MPa·m1/2，降低幅度达60％左右。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可用WC刀具加工的氧化锆基陶瓷材料，该陶瓷材料不但可加工性好，而且仍维持较高抗弯强度和断裂韧性，断裂功高于基础氧化锆陶瓷。
本发明材料的配方组成为在含2～3mol％Y2O3稳定ZrO260～75vol％或在8～12mol％CeO2稳定ZrO260～75vol％基本组分中，外加CeO2组分3～8vol％，CePO4组分20～35vol％。由该组成配方经配料混合、注浆或等静压成型、在1450～1550℃烧结，烧后材料抗弯强度500～680MPa，断裂韧性7～10MPa·m1/2。
本发明的优点在于，材料不但能用传统的金属WC刀具进行磨削、切削和钻孔。并且其应力应变行为非线形程度明显增加，按应力应变曲线下的面积衡量其断裂功，超过基础氧化锆陶瓷的断裂功。表明该配方较基础氧化锆材料，不但可用传统金属刀具加工，而且断裂功增加，实际使用的可靠性也增加。
实施例称量固溶12mol％CeO2的ZrO2(平均粒径＜1.0μm)70vol％，CeO2(平均粒径＜1.0μm)5vol％，CePO4(平均粒径＜1.0μm)组分25vol％，按常规陶瓷制备工艺加水球磨、造粒、成型、在1500℃烧成。烧后材料抗弯强度550～620MPa，断裂韧性7.2～8.8MPa·m1/2，能用WC刀具进行磨削、切削和钻孔等加工。
权利要求
1.一种可用WC类金属刀具加工的可加工陶瓷材料，该材料制备工艺过程包括配料、球磨、造粒、等静压成型或注浆成型后，在1450～1550℃温度烧结而成，其特征在于其组成为2～3mol％Y2O3或8～12mol％CeO2稳定的ZrO2组分60～75vol％，外加CeO2组分3～8vol％，CePO4组分20～35vol％。
全文摘要
本发明公开了一种可用WC刀具加工的氧化锆基陶瓷材料，属于结构陶瓷制备技术。该陶瓷材料组成为在含2～3mol％Y
文档编号C04B35/622GK1418849SQ0215853
公开日2003年5月21日 申请日期2002年12月25日 优先权日2002年12月25日
发明者刘家臣, 王丽娟, 杜海燕, 刘志锋, 邱世鹏 申请人:天津大学