[发明专利]一种双复合结构的高温陶瓷刀具材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种双复合结构的高温陶瓷刀具材料，是由以下体积百分比的原料经放电等离子烧结而成：

碳化硅粉体5~30%，氮化硅2.5~10%，ZrB₂/SiC复合陶瓷颗粒5~40%，氧化钇0.5~5%，其余为二硼化锆，其中：

所述的ZrB₂/SiC复合陶瓷颗粒是将二硼化锆和碳化硅粉体按体积比为(3~5):(0.5~2)在聚乙二醇-无水乙醇中混匀、球磨、干燥后，再分散在粘结剂-去离子水混合溶液中超声搅拌、球磨，然后将球磨浆料喷雾干燥制得颗粒，再经排胶、烧结而成；所述ZrB₂/SiC复合陶瓷颗粒平均粒径为10~20μm。

2.如权利要求1所述的双复合结构的高温陶瓷刀具材料，其特征在于，原料体积百分比组成为：

碳化硅粉体5~25%，氮化硅4~8%，ZrB₂/SiC复合陶瓷颗粒10~35%，氧化钇0.5~2%，其余为二硼化锆；或者，

碳化硅粉体10~20%，氮化硅5~7.5%，ZrB₂/SiC复合陶瓷颗粒15~25%，氧化钇1~1.5%，其余为二硼化锆。

3.如权利要求1或2所述的双复合结构的高温陶瓷刀具材料，其特征在于，所用原料粒径如下：所述的二硼化锆的平均粒径为1~10μm，所述的碳化硅的平均粒径为0.5~5μm，所述的氮化硅的平均粒径为0.2~2μm。

4.如权利要求1或2所述的双复合结构的高温陶瓷刀具材料，其特征在于，所用原料粒径如下：所述的二硼化锆的平均粒径为2~7μm；所述的碳化硅的平均粒径为0.7~2μm；所述的氮化硅的平均粒径为0.4~1μm。

5.如权利要求1所述的双复合结构的高温陶瓷刀具材料，其特征在于，所述的ZrB₂/SiC复合陶瓷颗粒是按以下方法制得：

① 按比例将二硼化锆和碳化硅粉体在聚乙二醇-无水乙醇中混合、超声搅拌、球磨、干燥、过筛得到复合粉体；然后，

② 将得到的复合粉体分散在粘结剂-去离子水混合溶液中，粘结剂用量为二硼化锆质量的0.25~1.5%，超声搅拌，并进行球磨得到球磨浆料，然后，

③ 将得到的浆料进行喷雾干燥制成颗粒，在真空烧结炉中进行排胶和烧结。

6.如权利要求5所述的双复合结构的高温陶瓷刀具材料，其特征在于，所述ZrB₂/SiC复合陶瓷颗粒制备过程中，制备条件包括下列之一种或多种：

A. 所述的二硼化锆与碳化硅体积比为(3.5~5):(0.5~1.5)；

B. 所述的聚乙二醇含量为二硼化锆质量的0.5~3%；

C. 步骤①中，所述的超声搅拌时间为30~60min；球磨时间为40~60h；

D. 步骤①中，所述的干燥是真空干燥，干燥温度80~150℃，干燥时间为10~30h；

E. 步骤②中，所述的超声搅拌时间为30~60min；球磨时间为40~60h；

F. 所述的粘结剂为聚乙烯醇；

G . 所述的粘结剂的用量为二硼化锆质量的0.25~1%；

H. 所述的喷雾干燥的进料速度10~15mL/min，进口温度300~500℃，出口温度80~150℃；

I. 所述的ZrB₂/SiC复合陶瓷颗粒排胶的温度为300~500℃，保温时间为20~40min；

J. 所述的ZrB₂/SiC复合陶瓷颗粒烧结温度为1000~1250℃。