立方氮化硼增韧补强碳化钨钛基陶瓷

陶瓷材料由于具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损等优异性能，是最具发展潜力的材料之一。但是，陶瓷材料的脆性问题一直制约着其进一步发展。

目前解决陶瓷增韧补强问题的研究取得了较大的进展。常用的增韧方法主要有相变增韧、晶须增韧以及第二相颗粒弥散增韧等。随着纳米材料技术的发展，在陶瓷材料中加入纳米颗粒可以有效提高复合陶瓷材料的力学性能和高温性能，纳米复合陶瓷材料的研究已成为刀具材料研究的热点。

为了适应高速干式切削加工技术的发展需要，扩大现有陶瓷刀具的品种和加工范围，有学者采用了一种具有较高的强度和韧性的添加立方氮化硼的碳化钨钛基陶瓷刀具材料及其制备方法，它是通过以下技术方案实现的：

1、按比例称取碳化钨和碳化钛粉末，以适量无水乙醇为分散介质，配成（Ti，W）C 悬浮液，用搅拌器充分搅拌、超声波分散 20min。

2、按比例称取纳米钴粉（Co 粉 末），以适量无水乙醇为分散介质，配成Co悬浮液，用搅拌器充分搅拌、超声分散20min； 按比例称取纳米立方氮化硼（c-BN 粉末），放入250ml烧杯中，并加入100ml无水乙醇，配成混合溶液，先在超声波清洗器中超声分散10min，使溶液呈悬浮状态。将水浴锅温度设定在80 ℃，往混合溶液中加入纳米立方氮化硼质量的50%的表面活性剂十二烷基硫酸钠，在恒温水 浴的条件下高速搅拌1小时，在恒温水浴的条件下高速搅拌1小时。

3、用循环水式真空泵将溶 液反复抽虑、洗涤，将最终得到的物质在真空箱中干燥，过筛，收集得到改性后的纳米BN，以适量无水乙醇为分散介质，配成c-BN悬浮液，用搅拌器充分搅拌、超声分散20min；将所得 （Ti，W）C 、Co和c-BN悬浮液混合，得到复相悬浮液，经过超声分散20min，混合均匀；

4、将混合物倒入球磨罐中，以氮气为保护气氛，以无水乙醇为介质，以硬质合金球为研磨体，料球重量比为1：10，球磨48h；然后在电热真空干燥箱中在设定温度110℃下连续干燥48h，完全干燥后在氮气流中过筛，然后将粉料装入石墨模具，进行真空热压烧结。热压工艺参数为：保 温温度1350℃，热压压力30MPa，保温时间60min，升温速率10℃/min，制得添加了立方氮化硼的碳化钨钛基陶瓷刀具材料。

添加了立方氮化硼的碳化钨钛基陶瓷刀具材料，因为立方氮化硼颗粒的存在会在扩展的裂纹尖端处对裂纹造成一定的干扰，致使裂纹尖端附近的应力强度降低；同时立方氮化硼颗粒对裂纹的扩展起阻碍作用，引起裂纹偏转，消耗更多的断裂能，从而使材料的韧性提高，与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损性能的同时，具有更高的力学性能，可用于制作切削刀具等陶瓷工模具以及其他耐磨耐腐零部件。

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