本发明属于瓷砖、玻璃等建筑材料切割刀具材料制造领域，具体的说是一种高强度、高韧性且耐磨性强的氮化硅陶瓷材料的制备方法及应用。
背景技术：
1、瓷砖切刀是瓷砖、玻璃等重要建筑材料加工常用工具之一，切刀的刀头质量决定了材料的加工质量。目前，刀头材料主要为天然金刚石、人造金刚石和硬质合金三类。天然金刚石和人造金刚石具有超高的硬度和强度，但天然金刚石价格高昂，人造金刚石虽极大地降低了成本，但合成条件较高，合成温度、压力区间狭小，且金刚石切刀对操作者操作要求苛刻；硬质合金相对金刚石具有良好的韧性，但其硬度和耐磨性较差，作为切刀易磨损，使用寿命短，且切割材料范围有限。因此选取合适的瓷砖切刀刀头材料对建筑材料加工至关重要。
2、氮化硅(si3n4)陶瓷材料因其高硬度、高强度、耐腐蚀性以及耐磨性好等性能上的优异表现而受到广泛关注，其硬度和强度仅次于金刚石和立方氮化硼超硬材料，远高于瓷砖、玻璃，且储量丰富，不受资源限制，合成条件区间宽，如作为切刀材料可进一步降低生产成本。但其韧性相对硬质合金较差，增加了刀头加工受力不均或撞击破损的几率。因此，保证氮化硅基本性能的同时提高基体韧性成为一个重要的发展方向。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种瓷砖切刀陶瓷刀头材料的制备方法及应用，该方法可操作性强，氮化硅陶瓷强度高、韧性和耐磨性强。
2、本发明的技术方案：
3、一种瓷砖切刀陶瓷刀头材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
4、①、选取α-si3n4粉末、烧结助剂粉末和粘结剂粉末为原料；
5、②、将上述①中选取的混合粉末原料按照一定的比例进行配料，真空高能球磨1-10h充分湿混后，利用真空干燥箱中烘干得到无碳混合原料；
6、③、将②中获得的无碳混合原料预压成型，将圆柱形坯体装入真空管式炉腔体中，采用真空烧结技术在真空环境下对坯体进行高温处理；
7、④、将③中获得的高温处理后的无碳坯体进行破碎，加入少量石墨粉，真空低速球磨充分混合，得到含碳混合原料，预压成型，获得含碳坯体；
8、⑤、将④中的含碳坯体装入石墨加热腔体，组装叶腊石复合块，利用金刚石液压机在高温高压下烧结，完成β-si3n4烧结体的制备。
9、本发明的有益效果：
10、1、本发明采用w、co粉作为粘结剂，并加入少量的石墨粉，可形成wc-co硬质合金相，增强基体韧性；co可“消耗”掉基体内多余的c，c进入co的晶格中，形成co-c固溶体合金相，有效避免剩余的c影响基体性能，同时增强基体韧性。
11、2、本发明采用高能球磨技术，在原料充分混合的同时，对原料颗粒进行破碎、细化，在一定程度上可增强基体的致密度、韧性和耐磨性，同时增加材料颗粒缺陷度，降低反应激活能。
12、3、本发明以刚玉管作为容器，对si3n4坯体进行真空高温处理，在si3n4和w颗粒间隙的毛细作用下，熔融的co和ni在坯体内充分熔渗，能够有效地促进基体成分均匀，降低粉末混料工序引入的“团聚”、“架桥”现象等缺陷；真空(负压)的环境能够抽除各组分颗粒间的空气，有效防止材料氧化，更利于熔融金属向周围融渗。
13、4、本发明以叶腊石复合腔体作为高压反应容器，在高温高压的驱动下制备出高韧性的氮化硅陶瓷烧结体。该方法操作性强，并适合工业大规模生产。
14、5、本发明制备的氮化硅陶瓷材料维氏硬度在20gpa以上，具有高韧性和高致密度，成品率超过95％。
1.一种瓷砖切刀陶瓷刀头材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种瓷砖切刀陶瓷刀头材料的制备方法，其特征在于：步骤①中，所述原料均为纳米级或微米级粉末材料，单一粒度或多种粒度的混合，所述烧结助剂为zro2，粘结剂为w、co，α-si3n4、烧结助剂和粘结剂的质量比为7：x：3-x(x＝0.05-0.5)，粘结剂w和co的质量比为30：0.5-2。
3.根据权利要求1所述的一种瓷砖切刀陶瓷刀头材料的制备方法，其特征在于：所述粘结剂还包括其它元素cr或ni或ti或其混合物，粘结剂中co和其它元素的质量比为1：0-2。
4.根据权利要求1所述的一种瓷砖切刀陶瓷刀头材料的制备方法，其特征在于：步骤②中，所述的高能球磨机转速500-800rad/min，球磨时间为1-10h，真空干燥箱烘干温度为70℃。
5.根据权利要求1所述的一种瓷砖切刀陶瓷刀头材料的制备方法，其特征在于：步骤③中，所述的粉末成型压强为5-20mpa，高温处理温度为1500-1700℃，处理时间为10-30min。
6.根据权利要求1所述的一种瓷砖切刀陶瓷刀头材料的制备方法，其特征在于：步骤④中，所述的石墨粉与w粉的质量比为1:16，低速球磨速度为200-300rad/min，球磨时间1-5h，粉末成型压强为5-20mpa。
7.根据权利要求1所述的一种瓷砖切刀陶瓷刀头材料的制备方法，其特征在于：步骤⑤中，所述的含碳坯体装进石墨管中，石墨管放入叶腊石复合块腔体中，在金刚石液压机上进行高温高压烧结，烧结条件为4.0-5.5gpa,1250-1600℃，烧结保温时间为15min-1h。
8.根据权利要求1-7中任何一种瓷砖切刀陶瓷刀头材料的制备方法制备的氮化硅陶瓷用于制造建筑用切刀刀具。
