一種長條狀三元硼化物增強增韌的Ti(C,N)基金屬陶瓷及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬基復(fù)合材料領(lǐng)域，設(shè)及一種長條狀=元棚化物增強增初的 Ti(C，N)基金屬陶瓷及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] Ti (C，腳基金屬陶瓷具有紅硬性好、耐磨性高、抗高溫蠕變能力和抗氧化能力強、 與金屬間的摩擦系數(shù)低等優(yōu)點。如用作刀具材料，與常用的硬質(zhì)合金刀具相比，它具有W下 幾個方面的明顯優(yōu)勢：可W允許有較高的切削速度和較大的進刀量、抗月牙珪磨損能力更 高、被加工工件有非常好的表面質(zhì)量。在歐美和日本等國家，Ti(C，N)基金屬陶瓷的發(fā)展十 分迅速，目前已經(jīng)成功在精加工、半精加工，甚至粗加工領(lǐng)域得到應(yīng)用，在工具市場的占有 量正逐年升高。近年來，我國有關(guān)部口和廠商也投入大量人力物力進行Ti(C，腳基金屬陶 瓷材料的研究和開發(fā)，并已研制出一些牌號的Ti佑腳基金屬陶瓷刀具，但目前存在的主 要問題是綜合力學(xué)性能偏低且性能不穩(wěn)定，與國外的材料相比，我國金屬陶瓷刀具的市場 占有量很少。表1是目前市場上常用的Ti(C，N)基金屬陶瓷的牌號和性能。
[0003] 表1典型Ti (C，腳基金屬陶瓷的牌號和性能
[0004]
【主權(quán)項】
1. 一種長條狀三元硼化物增強增韌的Ti (C，N)基金屬陶瓷，其特征在于包括如下質(zhì)量 份數(shù)的組份：Ti為30.0 ~39. 0，C為5. 3~6· 4，N為3. 9~4. 9，Ni為28~34，Mo為12~ 16, W 為 6. 2 ~9. 8, Fe 為 0· 5 ~2. 9, B 為 0· 1 ~0· 6。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的長條狀三元硼化物增強增韌的Ti (C，N)基金屬陶瓷，其特征 在于：所述的成分配比中，Ti、C、N主要由碳氮化鈦固溶體引入，少部分C由石墨粉和碳化鎢 引入；Ni和Mo分別由鎳粉和鉬粉引入；W由碳化鎢粉引入；Fe和B由硼鐵粉引入。
3. -種長條狀三元硼化物增強增韌的Ti (C，N)基金屬陶瓷的制備方法，其特征在于包 括如下步驟： 1) 配置混合料，包括如下質(zhì)量份數(shù)的組份：Ti為30. 0~39. 0, C為5. 3~6. 4, N為 3. 9 ~4. 9, Ni 為 28 ~34, Mo 為 12 ~16, W 為 6. 2 ~9. 8, Fe 為 0· 5 ~2. 9, B 為 0· 1 ~ 0. 6 ； 2) 混料； 3) 加入成型劑； 4) 壓制成型； 5) 脫脂； 6) 真空燒結(jié)，在真空燒結(jié)爐中進行，真空度高于1.0 X KT2Pa;所述的真空燒結(jié)分為三 個階段，首先將壓坯升溫至950~IKKTC，保溫2~4h ;然后再升溫至1360~1420 °C，保 溫0. 5~Ih ;隨后以20°C /min的冷卻速度使爐溫快速降至1100°C以下。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的長條狀三元硼化物增強增韌的Ti (C，N)基金屬陶瓷的制備方 法，其特征在于：所述步驟2)中的混料工序在行星式球磨機中進行，球磨機200~280rpm， 時間為20~30h。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的長條狀三元硼化物增強增韌的Ti (C，N)基金屬陶瓷的制備方 法，其特征在于：所述的步驟3)中所用成型劑為聚乙烯醇水溶液，加入比例為混合料的3~ 5wt%〇
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的長條狀三元硼化物增強增韌的Ti (C，N)基金屬陶瓷的制備方 法，其特征在于：所述的步驟4)中壓制成型工序所用壓制壓力為200~300MPa。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的長條狀三元硼化物增強增韌的Ti (C，N)基金屬陶瓷的制備 方法，其特征在于：所述的步驟5)中的脫脂工序在真空度高于IOPa的真空爐中進行，在 200~400°C之間的升溫速度為0· 3~0· 5°C /min。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種長條狀三元硼化物增強增韌的Ti(C,N)基金屬陶瓷及其制備方法，該金屬陶瓷成分質(zhì)量份數(shù)如下：Ti為30.0～39.0，C為5.3～6.4，N為3.9～4.9，Ni為28～34，Mo為12～16，W為6.2～9.8，F(xiàn)e為0.5～2.9，B為0.1～0.6。制備方法特點在于：在配料時將硼鐵粉直接添加到混合料中，然后依次經(jīng)過混料、成型、脫脂并通過特殊的組合真空燒結(jié)方法，最終得到金屬陶瓷燒結(jié)體。本發(fā)明提供的Ti(C,N)基金屬陶瓷成本低廉，不但具有較高的硬度，也具有較高的抗彎強度和斷裂韌性，制備方法簡單，非常適合大批量工業(yè)生產(chǎn)，具有極高的性價比和廣泛的應(yīng)用前景。
【IPC分類】C22C29-04, C22C1-05
【公開號】CN104630591
【申請?zhí)枴緾N201510047944
【發(fā)明人】鄭勇, 周偉, 趙毅杰, 張家杰, 馬遺萍
【申請人】南京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年1月29日