[发明专利]一种氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将水溶性铝盐、水溶性锆盐、水溶性钇盐、水溶性钛盐和水混合，得到混合金属溶液；

将所述混合金属溶液与立方氮化硼微粉混合，得到悬浮液；

将所述悬浮液和碱性沉淀剂混合，进行原位沉淀反应，得到沉淀，所述沉淀包括立方氮化硼微粉和分散在立方氮化硼微粉周围的Al(OH)₃、Zr(OH)₂、Y(OH)₃和Ti(OH)₂；

将所述沉淀进行煅烧，得到氧化物固溶体粉，所述氧化物固溶体粉包括立方氮化硼微粉和分散在立方氮化硼微粉周围的Al₂O₃、ZrO₂、Y₂O₃和TiO₂；

利用氨气，对所述氧化物固溶体粉中的氧化钛进行选择性氮化反应，得到氮化物复合粉，所述氮化物复合粉包括立方氮化硼微粉和分散在立方氮化硼微粉周围的Al₂O₃、ZrO₂、Y₂O₃和TiN；所述选择性氮化反应的温度为800～1200℃；

将所述氮化物复合粉与金属铝粘结剂混合，将得到的粘结剂-氮化物混合物料依次进行预压成型、净化处理和烧结处理，得到所述氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性铝盐包括氯化铝、硫酸铝或硝酸铝；所述水溶性锆盐包括氯氧化锆或柠檬酸锆；所述水溶性钇盐包括氯化钇、硝酸钇或硫酸钇；所述水溶性钛盐包括硫酸钛、氯化钛或硝酸钛。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性铝盐中的铝、水溶性锆盐中的锆、水溶性钇盐中的钇和水溶性钛盐中的钛的摩尔比为(10～30)：(30～70)：(0.4～1)：(5～20)。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合金属溶液中的溶质与立方氮化硼微粉的质量比为(10～50)：(40～90)，所述混合金属溶液中的溶质中的Ti、Cr、Al和Y分别以氮化钛、氧化锆、氧化铝和氧化钇的量计。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性沉淀剂包括氨水或氯化铵。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧包括：

将所述沉淀升温至第一温度进行第一煅烧，再自所述第一温度升温至第二温度进行第二煅烧；

所述第一温度为700～850℃，保温时间为6～12h，升温至第一温度的升温速率为5～10℃/min；所述第二温度为900～1000℃，保温时间为1～3h，升温至第二温度的升温速率为5～10℃/min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述选择性氮化反应中氨气的流量为0.01～0.05m³/h；所述选择性氮化反应的时间为30～300min。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属铝粘结剂占氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料的3～15wt.％。

9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备的氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料，化学组成包括cBN、ZrO₂、Al₂O₃、TiN、ZrN和ZrB₂。

10.权利要求9所述氧化锆增韧氧化铝陶瓷材料作为刀具材料的应用。