可用WC刀具加工的氧化锆基陶瓷材料.pdf

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摘要
申请专利号:

CN02158535.0

申请日:

2002.12.25

公开号:

CN1418849A

公开日:

2003.05.21

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回|||公开

IPC分类号:

C04B35/48; C04B35/622

主分类号:

C04B35/48; C04B35/622

申请人:

天津大学;

发明人:

刘家臣; 王丽娟; 杜海燕; 刘志锋; 邱世鹏

地址:

300072天津市卫津路92号

优先权:

专利代理机构:

天津市学苑有限责任专利代理事务所

代理人:

赵尊生

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内容摘要

本发明公开了一种可用WC刀具加工的氧化锆基陶瓷材料,属于结构陶瓷制备技术。该陶瓷材料组成为:在含2~3mol%Y2O3或8~12mol%CeO2稳定的ZrO2组分60~75vol%,外加CeO2组分3~8vol%,CePO4组分20~35vol%。制备按常规的陶瓷制备工艺进行球磨、造粒、等静压或注浆成型,在1450~1550℃温度范围烧成。烧成后陶瓷材料易加工,加工成本低且使用可靠性高,可用于制备用于耐磨、防腐、抗高温等环境的结构材料部件。

权利要求书

1: 一种可用WC类金属刀具加工的可加工陶瓷材料,该材料制备工艺过程包括 配料、球磨、造粒、等静压成型或注浆成型后,在1450~1550℃温度烧结而 成,其特征在于:其组成为:2~3mol%Y 2 O 3 或8~12mol%CeO 2 稳定的ZrO 2 组分60~75vol%,外加CeO 2 组分3~8vol%,CePO 4 组分20~35vol%。

说明书


可用WC刀具加工的氧化锆基陶瓷材料

                              技术领域

    本发明涉及一种可用WC刀具加工的氧化锆基陶瓷材料。属于结构陶瓷技术。

                              背景技术

    含2~3mol%氧化钇或8~12mol%氧化铈稳定剂的氧化锆基陶瓷,因常温下具有较高的抗弯强度和断裂韧性,而广泛用于制作多类另部件替代金属材料,如泵、磨机、阀等机械设备的缸套、柱塞、密封件或衬层等。其优良的耐磨、防腐和抗热等性能可使使用寿命高于金属数倍甚至数十倍,具有广阔的应用前景。然而这类陶瓷加工困难,只能用金刚石类超硬材料刀具进行机械加工,高加工成本成为影响其应用范围进一步扩大的关键因素。此外,这类陶瓷材料虽然断裂韧性较传统陶瓷有大幅度提高,但仍未改变作为脆性材料断裂的本质—无预兆的突然脆断,表现为应力应变行为呈直线关系,材料在使用中的可靠性仍然较低。

    1998年,美国陶瓷学会通报[J.Am.Cera.Soc.1998,81(8)2169-2175]报道了添加稀土磷酸盐的氧化锆基陶瓷,利用二者的弱结合特性,制备出氧化锆/磷酸铈复相陶瓷,可用传统的金属WC刀具进行加工。但其缺点是引起氧化锆陶瓷断裂韧性的大幅度下降,如对12mol%CeO2稳定的ZrO2陶瓷,添加25vol%磷酸铈后,断裂韧性由8±1MPa·m1/2降为3.2±0.5MPa·m1/2,降低幅度达60%左右。

                               发明内容

    本发明的目的在于提供一种可用WC刀具加工的氧化锆基陶瓷材料,该陶瓷材料不但可加工性好,而且仍维持较高抗弯强度和断裂韧性,断裂功高于基础氧化锆陶瓷。

    本发明材料的配方组成为:在含2~3mol%Y2O3稳定ZrO260~75vol%或在8~12mol%CeO2稳定ZrO260~75vol%基本组分中,外加CeO2组分3~8vol%,CePO4组分20~35vol%。由该组成配方经配料混合、注浆或等静压成型、在1450~1550℃烧结,烧后材料抗弯强度500~680MPa,断裂韧性7~10MPa·m1/2。

    本发明的优点在于,材料不但能用传统的金属WC刀具进行磨削、切削和钻孔。并且其应力应变行为非线形程度明显增加,按应力应变曲线下的面积衡量其断裂功,超过基础氧化锆陶瓷的断裂功。表明该配方较基础氧化锆材料,不但可用传统金属刀具加工,而且断裂功增加,实际使用的可靠性也增加。

                               实施例

    称量固溶12mol%CeO2的ZrO2(平均粒径<1.0μm)70vol%,CeO2(平均粒径<1.0μm)5vol%,CePO4(平均粒径<1.0μm)组分25vol%,按常规陶瓷制备工艺加水球磨、造粒、成型、在1500℃烧成。烧后材料抗弯强度550~620MPa,断裂韧性7.2~8.8MPa·m1/2,能用WC刀具进行磨削、切削和钻孔等加工。

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本发明公开了一种可用WC刀具加工的氧化锆基陶瓷材料,属于结构陶瓷制备技术。该陶瓷材料组成为:在含23molY2O3或812molCeO2稳定的ZrO2组分6075vol,外加CeO2组分38vol,CePO4组分2035vol。制备按常规的陶瓷制备工艺进行球磨、造粒、等静压或注浆成型,在14501550温度范围烧成。烧成后陶瓷材料易加工,加工成本低且使用可靠性高,可用于制备用于耐磨、防腐、抗高温等。

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