广东工业大学伍尚华获国家专利权
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龙图腾网获悉广东工业大学申请的专利一种具有核壳结构的陶瓷刀具及其制备方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116693302B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-13发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310690806.7,技术领域涉及:C04B35/584;该发明授权一种具有核壳结构的陶瓷刀具及其制备方法是由伍尚华;黎业华;龙国钦设计研发完成,并于2023-06-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种具有核壳结构的陶瓷刀具及其制备方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种具有核壳结构的陶瓷刀具及其制备方法,涉及陶瓷切削刀具技术领域。本发明提供的具有核壳结构的陶瓷刀具,所述陶瓷刀具的外壳层为Sialon陶瓷材料,内核层为Si3N4陶瓷材料;所述Sialon陶瓷材料的α‑Sialon相含量为80~100%;所述Si3N4陶瓷材料的β‑Si3N4相含量为80~100%;通过进行“核壳”结构设计,采用高硬度、低热膨胀系数的富α‑Sialon陶瓷材料作为刀具表层材料,以保证刀具的前刀面和后刀面具有优异的耐磨性;采用高韧性、高强度的Si3N4陶瓷材料作为刀具的内层材料,以保证刀具本体具有高的抗破坏能力。本发明提供的制备方法,使用多材料光固化增材制造技术来制备具有核壳结构的Sialon‑Si3N4陶瓷刀具,可实现刀具形状精度和表面完整性的调控,最终制备出性能优异的刀具。
本发明授权一种具有核壳结构的陶瓷刀具及其制备方法在权利要求书中公布了:1.一种具有核壳结构的陶瓷刀具,其特征在于,所述陶瓷刀具的外壳层为Sialon陶瓷材料,内核层为Si3N4陶瓷材料;其中,所述Sialon陶瓷材料的α-Sialon相含量为80~100%;所述Si3N4陶瓷材料的β-Si3N4相含量为80~100%;所述外壳层占刀具总体积的比例14.1~78.4%,内核层占刀具总体积的比例为21.6~85.9%; 所述陶瓷刀具的制备方法包括以下步骤: S1、配制粉体: 配制Sialon陶瓷粉体:取85~99重量份的Sialon粉体、1~15重量份的第一烧结助剂以及0.25~3重量份的表面改性剂加入溶剂进行球磨,球磨完成后烘干溶剂过筛; 配制Si3N4陶瓷粉体:取80~99重量份的Si3N4粉体、1~20重量份第二烧结助剂以及0.25~3重量份的表面改性剂加入溶剂进行球磨,球磨完成后烘干溶剂过筛; S2、制备浆料:分别将步骤S1配好的Sialon陶瓷粉体、Si3N4陶瓷粉体与光敏树脂、光引发剂、分散剂混合均匀,制得Sialon陶瓷浆料及Si3N4陶瓷浆料;所述Sialon陶瓷浆料及Si3N4陶瓷浆料的固相含量相同,为40~60vol%; S3、打印刀具:将所述Sialon陶瓷浆料及所述Si3N4陶瓷浆料分别放置在多材料光固化打印机的不同料盘中,根据刀具设计形状对刀具模型切片后进行逐层打印,固化,得到生坯; S4、脱脂:对所述生坯进行真空脱脂和空气脱脂; S5、烧结:对脱脂完成的生坯进行烧结,得到烧结体;烧结工艺为:以5~20℃min的升温速率升至1400~1600℃并保温1~3h,然后以3~10℃min升温速率升至1700~1850℃并保温1~5h,最后以5~10℃min的速率降温至1200℃,然后随炉冷却至室温; S6、后处理:将所述烧结体进行热等静压处理,得到具有核壳结构的陶瓷刀具,所述热等静压处理的温度比烧结温度低50~200℃; 所述陶瓷刀具的外壳层的厚度为0.2~1.5m; 所述Sialon粉体中,按质量分数计,由50~80%的Si3N4粉体、10~20%的AlN粉体及2~5%的Al2O3粉体组成,且Si3N4粉体的α-Si3N4相含量在90~99%; 所述第一烧结助剂选自Y2O3、Sm2O3、Yb2O3、Er2O3、La2O3、Dy2O3中的一种或几种; 所述第二烧结助剂选自Al2O3、MgO、TiO2、Re2O3中的一种或多种;其中,Re为Y、Sc、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Er、Yb、Lu中的一种或多种。
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