本發明涉及刀具材料領域，具體涉及一種高性能陶瓷材料及其在制備陶瓷刀具中的應用。
背景技術：
：陶瓷切削工具具備了高硬度、高密度、耐高溫，抗磁化、抗氧化、耐腐蝕性強、化學穩定性好、高耐磨性等特點，是高速鋼等傳統切削工具良好的替代品，解決了鉬、鎳等資源稀缺的問題。但是目前陶瓷切削材料還是存在成本較高，韌性不夠、脆性大、硬度參差不齊、散熱性差、自潤滑性不好等問題，需要解決。技術實現要素：本發明的目的在于提供一種高性能陶瓷材料及其在制備陶瓷刀具中的應用。本發明的上述目的是通過下面的技術方案得以實現的：一種高性能陶瓷材料，通過如下重量份的原料制備而成：氮化硅，80～90份；氧化鉻，3～5份；碳化硅，4～6份；二氧化硅，3～5份；二氧化鈦，4～6份；氟化鈣，2～4份；硼酸鈣，1～3份；氧化鉍，2～4份；聚乙二醇，0.8～1.2份；聚丙烯酸，0.6～0.8份；去離子水，25～35份；硼砂和偏硅酸鈉共6～8份，硼砂和偏硅酸鈉的重量份之比為5～7:1。進一步地，所述的高性能陶瓷材料通過如下重量份的原料制備而成：氮化硅，85份；氧化鉻，4份；碳化硅，5份；二氧化硅，4份；二氧化鈦，5份；氟化鈣，3份；硼酸鈣，2份；氧化鉍，3份；聚乙二醇，1.0份；聚丙烯酸，0.7份；去離子水，30份；硼砂和偏硅酸鈉共7份，硼砂和偏硅酸鈉的重量份之比為6:1。進一步地，所述的高性能陶瓷材料通過如下重量份的原料制備而成：氮化硅，80份；氧化鉻，3份；碳化硅，4份；二氧化硅，3份；二氧化鈦，4份；氟化鈣，2份；硼酸鈣，1份；氧化鉍，2份；聚乙二醇，0.8份；聚丙烯酸，0.6份；去離子水，25份；硼砂和偏硅酸鈉共6份，硼砂和偏硅酸鈉的重量份之比為5:1。進一步地，所述的高性能陶瓷材料通過如下重量份的原料制備而成：氮化硅，90份；氧化鉻，5份；碳化硅，6份；二氧化硅，5份；二氧化鈦，6份；氟化鈣，4份；硼酸鈣，3份；氧化鉍，4份；聚乙二醇，1.2份；聚丙烯酸，0.8份；去離子水，35份；硼砂和偏硅酸鈉共8份，硼砂和偏硅酸鈉的重量份之比為7:1。上述高性能陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：步驟S1，將氧化鉻、碳化硅、二氧化硅、氟化鈣、硼酸鈣、氧化鉍、硼砂和偏硅酸鈉混合，球磨，過200目篩，得到顆粒；步驟S2，將氮化硅、二氧化鈦混合，球磨，過250目篩，得到顆粒；步驟S3，將步驟S1、S2得到的顆粒混合，加入去離子水混合成泥狀，送入球磨機中球磨2～3個小時，干燥，送入煅燒爐中，在800～900℃下煅燒1～2小時，取出粉碎，過200目篩，得到顆粒；步驟S4，將步驟S3得到的顆粒與聚丙烯酸、聚乙二醇混合，攪拌均勻，球磨2～3小時，在110～120℃下烘干，過40目篩，在1600～1700℃下熱壓，熱壓壓力為20～30MPa，熱壓時間為50～60分鐘，即得。本發明的優點：本發明提供的陶瓷材料韌性高、硬度高，強度大，適于用作陶瓷刀具材料。具體實施方式下面結合實施例進一步說明本發明的實質性內容，但并不以此限定本發明保護范圍。盡管參照較佳實施例對本發明作了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和范圍。實施例1：高性能陶瓷材料的制備原料重量份比：氮化硅，85份；氧化鉻，4份；碳化硅，5份；二氧化硅，4份；二氧化鈦，5份；氟化鈣，3份；硼酸鈣，2份；氧化鉍，3份；聚乙二醇，1.0份；聚丙烯酸，0.7份；去離子水，30份；硼砂和偏硅酸鈉共7份，硼砂和偏硅酸鈉的重量份之比為6:1。制備方法：步驟S1，將氧化鉻、碳化硅、二氧化硅、氟化鈣、硼酸鈣、氧化鉍、硼砂和偏硅酸鈉混合，球磨，過200目篩，得到顆粒；步驟S2，將氮化硅、二氧化鈦混合，球磨，過250目篩，得到顆粒；步驟S3，將步驟S1、S2顆粒混合，加入去離子水混合成泥狀，送入球磨機中球磨2.5個小時，干燥，送入煅燒爐中，在850℃下煅燒1.5小時，取出粉碎，過200目篩，得到顆粒；步驟S4，將步驟S3得到的顆粒與聚丙烯酸、聚乙二醇混合，攪拌均勻，球磨2.5小時，在115℃下烘干，過40目篩，在1650℃下熱壓，熱壓壓力為25MPa，熱壓時間為55分鐘。實施例2：高性能陶瓷材料的制備原料重量份比：氮化硅，80份；氧化鉻，3份；碳化硅，4份；二氧化硅，3份；二氧化鈦，4份；氟化鈣，2份；硼酸鈣，1份；氧化鉍，2份；聚乙二醇，0.8份；聚丙烯酸，0.6份；去離子水，25份；硼砂和偏硅酸鈉共6份，硼砂和偏硅酸鈉的重量份之比為5:1。制備方法：步驟S1，將氧化鉻、碳化硅、二氧化硅、氟化鈣、硼酸鈣、氧化鉍、硼砂和偏硅酸鈉混合，球磨，過200目篩，得到顆粒；步驟S2，將氮化硅、二氧化鈦混合，球磨，過250目篩，得到顆粒；步驟S3，將步驟S1、S2顆粒混合，加入去離子水混合成泥狀，送入球磨機中球磨2.5個小時，干燥，送入煅燒爐中，在850℃下煅燒1.5小時，取出粉碎，過200目篩，得到顆粒；步驟S4，將步驟S3得到的顆粒與聚丙烯酸、聚乙二醇混合，攪拌均勻，球磨2.5小時，在115℃下烘干，過40目篩，在1650℃下熱壓，熱壓壓力為25MPa，熱壓時間為55分鐘。實施例3：高性能陶瓷材料的制備原料重量份比：氮化硅，90份；氧化鉻，5份；碳化硅，6份；二氧化硅，5份；二氧化鈦，6份；氟化鈣，4份；硼酸鈣，3份；氧化鉍，4份；聚乙二醇，1.2份；聚丙烯酸，0.8份；去離子水，35份；硼砂和偏硅酸鈉共8份，硼砂和偏硅酸鈉的重量份之比為7:1。制備方法：步驟S1，將氧化鉻、碳化硅、二氧化硅、氟化鈣、硼酸鈣、氧化鉍、硼砂和偏硅酸鈉混合，球磨，過200目篩，得到顆粒；步驟S2，將氮化硅、二氧化鈦混合，球磨，過250目篩，得到顆粒；步驟S3，將步驟S1、S2顆粒混合，加入去離子水混合成泥狀，送入球磨機中球磨2.5個小時，干燥，送入煅燒爐中，在850℃下煅燒1.5小時，取出粉碎，過200目篩，得到顆粒；步驟S4，將步驟S3得到的顆粒與聚丙烯酸、聚乙二醇混合，攪拌均勻，球磨2.5小時，在115℃下烘干，過40目篩，在1650℃下熱壓，熱壓壓力為25MPa，熱壓時間為55分鐘。實施例4：高性能陶瓷材料的制備原料重量份比：氮化硅，85份；氧化鉻，4份；碳化硅，5份；二氧化硅，4份；二氧化鈦，5份；氟化鈣，3份；硼酸鈣，2份；氧化鉍，3份；聚乙二醇，1.0份；聚丙烯酸，0.7份；去離子水，30份；硼砂和偏硅酸鈉共7份，硼砂和偏硅酸鈉的重量份之比為5:1。制備方法：步驟S1，將氧化鉻、碳化硅、二氧化硅、氟化鈣、硼酸鈣、氧化鉍、硼砂和偏硅酸鈉混合，球磨，過200目篩，得到顆粒；步驟S2，將氮化硅、二氧化鈦混合，球磨，過250目篩，得到顆粒；步驟S3，將步驟S1、S2顆粒混合，加入去離子水混合成泥狀，送入球磨機中球磨2.5個小時，干燥，送入煅燒爐中，在850℃下煅燒1.5小時，取出粉碎，過200目篩，得到顆粒；步驟S4，將步驟S3得到的顆粒與聚丙烯酸、聚乙二醇混合，攪拌均勻，球磨2.5小時，在115℃下烘干，過40目篩，在1650℃下熱壓，熱壓壓力為25MPa，熱壓時間為55分鐘。實施例5：高性能陶瓷材料的制備原料重量份比：氮化硅，85份；氧化鉻，4份；碳化硅，5份；二氧化硅，4份；二氧化鈦，5份；氟化鈣，3份；硼酸鈣，2份；氧化鉍，3份；聚乙二醇，1.0份；聚丙烯酸，0.7份；去離子水，30份；硼砂和偏硅酸鈉共7份，硼砂和偏硅酸鈉的重量份之比為7:1。制備方法：步驟S1，將氧化鉻、碳化硅、二氧化硅、氟化鈣、硼酸鈣、氧化鉍、硼砂和偏硅酸鈉混合，球磨，過200目篩，得到顆粒；步驟S2，將氮化硅、二氧化鈦混合，球磨，過250目篩，得到顆粒；步驟S3，將步驟S1、S2顆粒混合，加入去離子水混合成泥狀，送入球磨機中球磨2.5個小時，干燥，送入煅燒爐中，在850℃下煅燒1.5小時，取出粉碎，過200目篩，得到顆粒；步驟S4，將步驟S3得到的顆粒與聚丙烯酸、聚乙二醇混合，攪拌均勻，球磨2.5小時，在115℃下烘干，過40目篩，在1650℃下熱壓，熱壓壓力為25MPa，熱壓時間為55分鐘。實施例6：對比實施例，硼砂和偏硅酸鈉的重量份之比為4:1原料重量份比：氮化硅，85份；氧化鉻，4份；碳化硅，5份；二氧化硅，4份；二氧化鈦，5份；氟化鈣，3份；硼酸鈣，2份；氧化鉍，3份；聚乙二醇，1.0份；聚丙烯酸，0.7份；去離子水，30份；硼砂和偏硅酸鈉共7份，硼砂和偏硅酸鈉的重量份之比為4:1。制備方法：步驟S1，將氧化鉻、碳化硅、二氧化硅、氟化鈣、硼酸鈣、氧化鉍、硼砂和偏硅酸鈉混合，球磨，過200目篩，得到顆粒；步驟S2，將氮化硅、二氧化鈦混合，球磨，過250目篩，得到顆粒；步驟S3，將步驟S1、S2顆粒混合，加入去離子水混合成泥狀，送入球磨機中球磨2.5個小時，干燥，送入煅燒爐中，在850℃下煅燒1.5小時，取出粉碎，過200目篩，得到顆粒；步驟S4，將步驟S3得到的顆粒與聚丙烯酸、聚乙二醇混合，攪拌均勻，球磨2.5小時，在115℃下烘干，過40目篩，在1650℃下熱壓，熱壓壓力為25MPa，熱壓時間為55分鐘。實施例7：對比實施例，硼砂和偏硅酸鈉的重量份之比為8:1原料重量份比：氮化硅，85份；氧化鉻，4份；碳化硅，5份；二氧化硅，4份；二氧化鈦，5份；氟化鈣，3份；硼酸鈣，2份；氧化鉍，3份；聚乙二醇，1.0份；聚丙烯酸，0.7份；去離子水，30份；硼砂和偏硅酸鈉共7份，硼砂和偏硅酸鈉的重量份之比為8:1。制備方法：步驟S1，將氧化鉻、碳化硅、二氧化硅、氟化鈣、硼酸鈣、氧化鉍、硼砂和偏硅酸鈉混合，球磨，過200目篩，得到顆粒；步驟S2，將氮化硅、二氧化鈦混合，球磨，過250目篩，得到顆粒；步驟S3，將步驟S1、S2顆粒混合，加入去離子水混合成泥狀，送入球磨機中球磨2.5個小時，干燥，送入煅燒爐中，在850℃下煅燒1.5小時，取出粉碎，過200目篩，得到顆粒；步驟S4，將步驟S3得到的顆粒與聚丙烯酸、聚乙二醇混合，攪拌均勻，球磨2.5小時，在115℃下烘干，過40目篩，在1650℃下熱壓，熱壓壓力為25MPa，熱壓時間為55分鐘。實施例8：效果實施例分別測試實施例1～7制備的陶瓷材料的性能，結果如下。斷裂韌性/MPa·m1/2維氏硬度/GPa抗彎強度/MPa實施例117.5951280實施例417.1921240實施例517.3921250實施例69.665750實施例79.463780實施例2、3的測試結果與實施例4、5基本一致。上述實驗結果表明，本發明提供的陶瓷材料韌性高、硬度高，強度大，適于用作陶瓷刀具材料。這種技術效果與原料中硼砂和偏硅酸鈉的重量份之比有關，硼砂和偏硅酸鈉的重量份之比為5～7:1時，陶瓷材料的性能最優。上述實施例的作用在于說明本發明的實質性內容，但并不以此限定本發明的保護范圍。本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和保護范圍。當前第1頁1 2 3