添加纳米Ti(C_7N_3)的ZrO_2基纳米陶瓷模具材料

本文针对模具对陶瓷材料的要求,从提高陶瓷模具材料的综合力学性能出发,采用纳米复合方法制备出具有较高综合力学性能的纳米陶瓷模具材料。研究了纳米Ti(C7N3)和Y2O3的组分含量对纳米陶瓷模具材料微观结构和力学性能的影响,结果表明添加纳米Ti(C7N3)和Y2O3的氧化锆纳米陶瓷模具材料的力学性能优于纯氧化锆陶瓷材料,纳米颗粒的添加改善了材料的微观结构和力学性能。当纳米Ti(C7N3)和Y2O3的添加量分别为17.15vol%和5 mol%时,材料的综合性能最好,其抗弯强度为814 MPa、断裂韧性6.35 MPa.m1/2、维氏硬度11.87 GPa。

ZrO_2/Ti(C_7N_3)纳米复合陶瓷工模具材料的制备工艺

采用真空热压工艺制备ZrO2/Ti(C7N3)纳米陶瓷工模具材料,并研究热压工艺参数对材料力学性能和微观结构的影响。结果表明:当材料组分确定时,热压工艺参数对力学性能的提高与微观结构的改善起关键作用。在本研究的实验条件下,当烧结温度为1500℃、保温时间为30min、压力为30MPa时,ZrO2/Ti(C7N3)纳米陶瓷工模具材料的综合力学性能较好,其抗弯强度、断裂韧性和硬度分别为958MPa、7.48MPa·m1/2和13.09GPa。但对应单一力学性能的最优工艺参数有所不同。力学性能提高的原因在于热压工艺参数所导致的材料微观结构的改善。合适的工艺参数可使纳米陶瓷工模具材料的断裂模式转变为穿晶/沿晶断裂模式,有利于材料的增韧补强。