立方氮化硼增韌補強碳化鎢鈦基陶瓷

陶瓷材料由於具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等優異性能，是最具發展潛力的材料之一。但是，陶瓷材料的脆性問題一直制約著其進一步發展。

目前解決陶瓷增韌補強問題的研究取得了較大的進展。常用的增韌方法主要有相變增韌、晶須增韌以及第二相顆粒彌散增韌等。隨著納米材料技術的發展，在陶瓷材料中加入納米顆粒可以有效提高複合陶瓷材料的力學性能和高溫性能，納米複合陶瓷材料的研究已成為刀具材料研究的熱點。

為了適應高速幹式切削加工技術的發展需要，擴大現有陶瓷刀具的品種和加工範圍，有學者採用了一種具有較高的強度和韌性的添加立方氮化硼的碳化鎢鈦基陶瓷刀具材料及其製備方法，它是通過以下技術方案實現的：

1、按比例稱取碳化鎢和碳化鈦粉末，以適量無水乙醇為分散介質，配成（Ti，W）C 懸浮液，用攪拌器充分攪拌、超聲波分散 20min。

2、按比例稱取納米鈷粉（Co 粉 末），以適量無水乙醇為分散介質，配成Co懸浮液，用攪拌器充分攪拌、超聲分散20min； 按比例稱取納米立方氮化硼（c-BN 粉末），放入250ml燒杯中，並加入100ml無水乙醇，配成混合溶液，先在超聲波清洗器中超聲分散10min，使溶液呈懸浮狀態。將水浴鍋溫度設定在80 ℃，往混合溶液中加入納米立方氮化硼品質的50%的表面活性劑十二烷基硫酸鈉，在恒溫水 浴的條件下高速攪拌1小時，在恒溫水浴的條件下高速攪拌1小時。

3、用迴圈水式真空泵將溶 液反復抽慮、洗滌，將最終得到的物質在真空箱中乾燥，過篩，收集得到改性後的納米BN，以適量無水乙醇為分散介質，配成c-BN懸浮液，用攪拌器充分攪拌、超聲分散20min；將所得 （Ti，W）C 、Co和c-BN懸浮液混合，得到複相懸浮液，經過超聲分散20min，混合均勻；

4、將混合物倒入球磨罐中，以氮氣為保護氣氛，以無水乙醇為介質，以硬質合金球為研磨體，料球重量比為1：10，球磨48h；然後在電熱真空乾燥箱中在設定溫度110℃下連續乾燥48h，完全乾燥後在氮氣流中過篩，然後將粉料裝入石墨模具，進行真空熱壓燒結。熱壓工藝參數為：保 溫溫度1350℃，熱壓壓力30MPa，保溫時間60min，升溫速率10℃/min，制得添加了立方氮化硼的碳化鎢鈦基陶瓷刀具材料。

添加了立方氮化硼的碳化鎢鈦基陶瓷刀具材料，因為立方氮化硼顆粒的存在會在擴展的裂紋尖端處對裂紋造成一定的干擾，致使裂紋尖端附近的應力強度降低；同時立方氮化硼顆粒對裂紋的擴展起阻礙作用，引起裂紋偏轉，消耗更多的斷裂能，從而使材料的韌性提高，與已有的陶瓷刀具材料相比，陶瓷刀具材料在保持良好的摩擦磨損性能的同時，具有更高的力學性能，可用於製作切削刀具等陶瓷工模具以及其他耐磨耐腐零部件。