[发明专利]一种陶瓷模具及其制备方法

说明书

本发明公开了一种陶瓷模具及其制备方法，其步骤包括：将Ni_xM_1‑xFe₂O₄粉、ZrB₂粉、Na_0.44MnO₂粉、氧化锗粉与无水乙醇混合，球磨，干燥，得到混合粉料；对模具进行预处理；将混合粉料置于预处理后的模具内，进行热压烧结；其中，0.4≤x≤0.8，M为Co、Ba或Zn中的一种；上述Ni_xM_1‑xFe₂O₄的制备方法为：将油酸和含油酸铁、油酸镍与M的油酸化合物的混合物，加入庚烷溶液中，搅拌均匀后加入反应釜中，将反应釜置于烘箱中处理，冷却，离心分离，清洗。该陶瓷模具强度与硬度高，具有优异的耐磨性、耐化学腐蚀性、抗热震性，同时具有较好的韧性。

技术领域

本发明属于陶瓷模具技术领域，具体涉及一种陶瓷模具及其制备方法。

背景技术

模具制造技术是现代加工行业的重要技术之一，是世界各工业强国重点发展的技术之一。模具制造中热挤压模具工作的条件非常恶劣，如模具在使用过程中，模具不仅要承受高的压力，同时，模具内流动的金属与模具表面的剧烈摩擦会导致模具温度的升高，经常发生粘模、焊合和氧化等现象，而在热挤压时，模具材料因工作温度较高其软化现象加剧。因此在应力、热疲劳和磨损的作用下，模具的耐磨性明显下降，严重时甚至发生断裂使模具失效，这些因素将极大降低其使用寿命，所生产的产品质量下降，严重制约着相关工业生产。为提高模具的使用寿命，模具材料应具有高硬度和高耐磨性，而一般金属材料显然很难满足这一要求。因而，研究和开发新型的模具材料，对于提高加工制造业中热挤压模具的使用时间具有极其重要的意义。

应用于热作模具的材料主要分为模具钢和硬质合金。模具钢虽然强度很高，但是较低的硬度与较差的耐磨性缩短了其使用寿命。随后发展的硬质合金模具材料在综合力学性能及高耐磨性方面优于模具钢，使用寿命大大提高，其在模具领域得到广泛使用。但生产力的发展要求模具应具备更好的高温强度和耐磨性，硬质合金材料已很难适应实际生产的需求。金属陶瓷材料与硬质合金相比，具有更高的高温强度、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化能力强，在模具工业发展前景广阔。

在氧化物陶瓷模具材料方面，赵诗奎等通过热压烧结法制备了Al₂O₃基复合陶瓷模具材料，其抗弯强度为824MPa，断裂韧性达10.7MPa·m^1/2，硬度为11.67GPa。目前，材料科学研究者对于微米复合陶瓷模具材料的研究较多，相关强韧机理也研究的较为深入，但较差的韧性使得材料的高硬度、高抗热震性等优良性能不能充分发挥，限制了其应用；今后的研究应着重于模具结构的优化设计、材料的增韧补强及表面改性等方面，从而提高材料综合性能、扩展陶瓷模具材料的使用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种强度与硬度高，具有优异的耐磨性、耐化学腐蚀性、抗热震性，同时具有较好的韧性等综合性能良好的陶瓷模具。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种陶瓷模具的制备方法，其步骤包括：

将Ni_xM_1-xFe₂O₄粉、ZrB₂粉、Na_0.44MnO₂粉、氧化锗粉与无水乙醇混合，球磨，干燥，得到混合粉料；

对模具进行预处理；

将混合粉料置于预处理后的模具内，进行热压烧结；

其中，0.4≤x≤0.8，M为Co、Ba或Zn中的一种。