本發(fā)明涉及一種高韌性陶瓷刀具的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
與別的刀具材料相比，陶瓷刀具最顯著的缺點(diǎn)就是斷裂韌性不足，抗彎曲強(qiáng)度和抗熱沖擊性能較差，當(dāng)切削溫度發(fā)生變化時(shí)，容易產(chǎn)生裂紋。作為評(píng)價(jià)其抗破損能力的重要指標(biāo)之一，陶瓷需要通過(guò)適當(dāng)?shù)氖侄翁岣咂溆捕?、抗彎?qiáng)度及斷裂韌性，而在進(jìn)行民用的陶瓷刀具用品時(shí)，陶瓷刀具和餐具的其它形式很容易崩裂，缺角，陶瓷刀具材料的斷裂韌性更為重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種高韌性陶瓷刀具的生產(chǎn)方法，制得的陶瓷刀具的強(qiáng)度更高，不易斷裂。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
一種高韌性陶瓷刀具的生產(chǎn)方法，包括：
步驟(1)將粉體原料進(jìn)行預(yù)壓成型，粉體原料由按質(zhì)量份數(shù)計(jì)的以下組分組成：氧化鋯92～95份，氧化釔5～6份，稀土氧化物4～6份；
步驟(2)將預(yù)壓成型得到的產(chǎn)品進(jìn)行低溫?zé)崽幚?，將溫度?00℃～650℃升溫至低溫?zé)崽幚淼脑O(shè)定溫度，升溫速率為15～25℃/h，低溫?zé)崽幚淼脑O(shè)定溫度為1000～1100℃，在低溫?zé)崽幚淼脑O(shè)定溫度下施加恒定壓力50MPa，施加時(shí)間為10min；
步驟(3)將低溫?zé)崽幚淼玫降漠a(chǎn)品進(jìn)行熱壓振動(dòng)燒結(jié)，熱壓振動(dòng)燒結(jié)的溫度從1100℃上升至1700℃，升溫速率為30～50℃/h，待溫度升高至1700℃時(shí)，第一壓力從80MPa上升至100MPa，且升壓速率為2MPa/min，并且第一壓力在100MPa時(shí)再持續(xù)燒結(jié)20min；之后保持第一壓力不變，將溫度降低至1100℃，降溫速率為50℃/min，降低至1100℃時(shí)，靜置3～5min，再升溫至1700℃；在熱壓振動(dòng)燒結(jié)過(guò)程中，再持續(xù)施加第二壓力，該第二壓力的變化幅度為20MPa，頻率為10～15次/s。
優(yōu)選的是，所述的高韌性陶瓷刀具的生產(chǎn)方法中，所述步驟(1)中，粉體原料由按質(zhì)量份數(shù)計(jì)的以下組分組成：氧化鋯95份，氧化釔6份，稀土氧化物6份。
優(yōu)選的是，所述的高韌性陶瓷刀具的生產(chǎn)方法中，所述低溫?zé)崽幚淼臏囟葹?100℃。
優(yōu)選的是，所述的高韌性陶瓷刀具的生產(chǎn)方法中，所述步驟(3)中，升溫速率為35℃/h。
優(yōu)選的是，所述的高韌性陶瓷刀具的生產(chǎn)方法，還包括：步驟(4)將熱壓振動(dòng)燒結(jié)得到的產(chǎn)品進(jìn)行打磨。
本發(fā)明所述的高韌性陶瓷刀具的生產(chǎn)方法所制得的陶瓷刀具的強(qiáng)度更高，不易斷裂。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。
本發(fā)明提供一種高韌性陶瓷刀具的生產(chǎn)方法，包括：
步驟(1)將粉體原料進(jìn)行預(yù)壓成型，粉體原料由按質(zhì)量份數(shù)計(jì)的以下組分組成：氧化鋯92～95份，氧化釔5～6份，稀土氧化物4～6份。
步驟(2)將預(yù)壓成型得到的產(chǎn)品進(jìn)行低溫?zé)崽幚?，將溫度?00℃～650℃升溫至低溫?zé)崽幚淼脑O(shè)定溫度，升溫速率為15～25℃/h，低溫?zé)崽幚淼脑O(shè)定溫度為1000～1100℃，在低溫?zé)崽幚淼脑O(shè)定溫度下施加恒定壓力50MPa，施加時(shí)間為10min。
步驟(3)將低溫?zé)崽幚淼玫降漠a(chǎn)品進(jìn)行熱壓振動(dòng)燒結(jié)，熱壓振動(dòng)燒結(jié)的溫度從1100℃上升至1700℃，升溫速率為30～50℃/h，待溫度升高至1700℃時(shí)，第一壓力從80MPa上升至100MPa，且升壓速率為2MPa/min，并且第一壓力在100MPa時(shí)再持續(xù)燒結(jié)20min；之后保持第一壓力不變，將溫度降低至1100℃，降溫速率為50℃/min，降低至1100℃時(shí)，靜置3～5min，再升溫至1700℃；在熱壓振動(dòng)燒結(jié)過(guò)程中，再持續(xù)施加第二壓力，該第二壓力的變化幅度為20MPa，頻率為10～15次/s。
本發(fā)明在低溫?zé)崽幚黼A段，采用了逐漸升溫的方式，并且在溫度達(dá)到設(shè)定值，還短時(shí)間施加第一壓力，這都有助于物料內(nèi)部的開(kāi)放式氣孔的消失，從而使最終獲得的陶瓷刀具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更致密。
本發(fā)明中，在熱壓振動(dòng)燒結(jié)過(guò)程中采用階梯式升溫方式，且溫度的起始點(diǎn)與低溫?zé)崽幚淼臏囟冉咏?，甚至一致。這有助于促使物料在微觀層面逐漸達(dá)到平衡，從而使最終制得的陶瓷刀具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中各組分的界面之間分布更均勻；另外，在熱壓的后半階段，逐漸升溫的過(guò)程更有利于物料內(nèi)的氣孔的收縮。
另外，本發(fā)明在熱壓燒結(jié)過(guò)程中，在溫度升高至最高時(shí)，將第一壓力逐漸從80MPa升高到100MPa，且控制升壓速率在一定值。在最高溫度下，將第一壓力逐漸增加，可以促使不同組分之間的界面結(jié)合更緊密。在達(dá)到100MPa時(shí)，再持續(xù)燒結(jié)20min，有助于組分之間結(jié)合緊密。之后，將溫度迅速降低至1100℃，有助于破壞物料內(nèi)部氣孔的平衡，從而使封閉氣孔更容易被排除。
熱壓振動(dòng)燒結(jié)過(guò)程中所另外施加的第二壓力，其變化幅度和變化頻率經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)，可以使熱壓后半階段存在于物料內(nèi)部的封閉氣孔被排除。
本發(fā)明所制得的陶瓷刀具的強(qiáng)度高，韌性強(qiáng)，其硬度可以達(dá)到14.8GPa，斷裂韌性可以達(dá)到15以上，抗彎強(qiáng)度可以達(dá)到2094MPa。
優(yōu)選的是，所述的高韌性陶瓷刀具的生產(chǎn)方法中，所述步驟(1)中，粉體原料由按質(zhì)量份數(shù)計(jì)的以下組分組成：氧化鋯95份，氧化釔6份，稀土氧化物6份。
優(yōu)選的是，所述的高韌性陶瓷刀具的生產(chǎn)方法中，所述低溫?zé)崽幚淼臏囟葹?100℃。
優(yōu)選的是，所述的高韌性陶瓷刀具的生產(chǎn)方法中，所述步驟(3)中，升溫速率為35℃/h。
優(yōu)選的是，所述的高韌性陶瓷刀具的生產(chǎn)方法，還包括：步驟(4)將熱壓振動(dòng)燒結(jié)得到的產(chǎn)品進(jìn)行打磨。
盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)。