一種功能梯度金屬陶瓷的制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開(kāi)了一種功能梯度金屬陶瓷的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著高強(qiáng)度鋼、高溫合金、噴涂材料等難加工金屬材料以及非金屬材料與復(fù)合材料的應(yīng)用日趨增多，對(duì)刀具材料及其表面處理技術(shù)提出了更高的要求。于是，人們投入很多力量來(lái)研究金屬陶瓷，試圖發(fā)現(xiàn)新技術(shù)和新材料配方來(lái)提高這類(lèi)刀具材料的性能。金屬陶瓷刀具應(yīng)具有耐磨損的表面和適當(dāng)韌性的基體。硬而耐磨的近表面區(qū)域和韌性基體具有不同的功能，如果兩部分的過(guò)渡是梯度的，此類(lèi)金屬陶瓷稱(chēng)為功能梯度金屬陶瓷。。目前，應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的功能梯度金屬陶瓷主要是涂層金屬陶瓷，盡管一些涂層制備成成分具有梯度變化的形式，如表面Ti (C，N)層中[C]:[N]比的變化，但是金屬陶瓷的涂層包括二維界面，至少是涂層-金屬界面，一些非常重要的物理性能比如熱膨脹、硬度和彈性模量，在這樣的界面上是非連續(xù)變化，這種非連續(xù)性會(huì)導(dǎo)致材料在熱和機(jī)械載荷下由于界面應(yīng)力堆積而失效。
[0003]為了克服上述問(wèn)題，本發(fā)明采用對(duì)金屬陶瓷采用高溫高壓熔滲/氮化復(fù)合處理技術(shù)制備功能梯度材料。要制備具有優(yōu)異性能的功能梯度金屬陶瓷，就必須要采用先進(jìn)的表面處理技術(shù)，尤其是包含幾種表面處理的復(fù)合表面處理技術(shù)。復(fù)合表面處理技術(shù)已在功能梯度金屬陶瓷的制備中表現(xiàn)出了極大的優(yōu)越性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，發(fā)明一種功能梯度金屬陶瓷的制備工藝。其技術(shù)方案是一種功能梯度金屬陶瓷的制備工藝，其特征是:采用熔滲氮化復(fù)合處理技術(shù)，對(duì)TiC-TiN基金屬陶瓷進(jìn)行了高溫高壓熔滲/氮化處理，制備了功能梯度金屬陶瓷。TiC-TiN基金屬陶瓷由表面到心部形成了梯度結(jié)構(gòu)，其硬度自表面向心部呈現(xiàn)高-低-高的變化趨勢(shì)，該金屬陶瓷表面主要形成了 Ti (Ca3Na7)。
[0005]金屬陶瓷基體的化學(xué)組成成分:TiC35.5%+TiN 10%+WC 6.5%+Ni 32%+Mo 16%。
[0006]具體工藝:將小片高速鋼置于金屬陶瓷基體上，于1380°C，130 MPa氮?dú)庵屑訜酙h，進(jìn)行高溫高壓熔滲氮化處理。金屬陶瓷熔滲氮化處理在QIH-6型熱等靜壓機(jī)中進(jìn)行。
[0007]本發(fā)明的特點(diǎn)是:通過(guò)熔滲氮化處理，含Ti金屬陶瓷表面形成了一定厚度的熔滲氮化層。TiC-TiN基金屬陶瓷熔滲氮化處理后，表面層形成富Ti和富N的硬化層，次表面層形成了粘接相Fe與Ni含量較高、硬質(zhì)相含量較低的過(guò)渡層。熔滲氮化處理使TiC-TiN基金屬陶瓷形成了功能梯度結(jié)構(gòu)，其硬度從表面到心部呈現(xiàn)高-低-高的化趨勢(shì)。
[0008]熔滲氮化處理有利于提高氮化處理后材料的表面耐磨性，降低材料表面與金屬之間的摩擦系數(shù)，有利于提高材料的抗塑性變形能力。同時(shí)，與表面硬化層相鄰的區(qū)域形成了一層Fe，Ni含量相對(duì)較高的過(guò)渡層，有利于提高材料表層抗剝落能力。熔滲氮化處理的材料有可能得到比涂層金屬陶瓷更好的表面性能，將會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。
【具體實(shí)施方式】
[0009]一種功能梯度金屬陶瓷的制備工藝，其特征是:采用熔滲氮化復(fù)合處理技術(shù)對(duì)TiC-TiN基金屬陶瓷進(jìn)行了高溫高壓熔滲/氮化處理，制備了功能梯度金屬陶瓷。TiC-TiN基金屬陶瓷由表面到心部形成了梯度結(jié)構(gòu)，其硬度自表面向心部呈現(xiàn)高-低-高的變化趨勢(shì)，該金屬陶瓷表面主要形成了 Ti(Cci 3Na7)。
[0010]金屬陶瓷基體的化學(xué)組成成分:TiC35.5%+TiN 10%+WC 6.5%+Ni 32%+Mo 16%。
[0011]具體工藝:將小片高速鋼置于金屬陶瓷基體上，于1380°C，130 MPa氮?dú)庵屑訜酙h，進(jìn)行高溫高壓熔滲氮化處理。金屬陶瓷熔滲氮化處理在QIH-6型熱等靜壓機(jī)中進(jìn)行。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種功能梯度金屬陶瓷的制備工藝，其特征是:采用熔滲氮化復(fù)合處理技術(shù)，對(duì)TiC-TiN基金屬陶瓷進(jìn)行了高溫高壓熔滲/氮化處理，制備了功能梯度金屬陶瓷，TiC-TiN基金屬陶瓷由表面到心部形成了梯度結(jié)構(gòu)，其硬度自表面向心部呈現(xiàn)高-低-高的變化趨勢(shì)，該金屬陶瓷表面主要形成了 Ti(Cci 3Na7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功能梯度金屬陶瓷的制備工藝，其特征是:金屬陶瓷基體的化學(xué)組成成分:TiC 35.5%+TiN 10%+WC 6.5%+Ni 32%+Mo 16%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功能梯度金屬陶瓷的制備工藝，其特征是:將小片高速鋼置于金屬陶瓷基體上，于1380°C，130 MPa氮?dú)庵屑訜酙 h，進(jìn)行高溫高壓熔滲氮化處理，金屬陶瓷熔滲氮化處理在QIH-6型熱等靜壓機(jī)中進(jìn)行。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種功能梯度金屬陶瓷的制備工藝。其技術(shù)方案是采用熔滲氮化復(fù)合處理技術(shù)，對(duì)TiC-TiN基金屬陶瓷進(jìn)行了高溫高壓熔滲/氮化處理，制備了功能梯度金屬陶瓷。金屬陶瓷基體的化學(xué)組成成分：TiC35.5%+TiN10%+WC6.5%+Ni32%+Mo16%。本發(fā)明的特點(diǎn)是：通過(guò)熔滲氮化處理，含Ti金屬陶瓷表面形成了一定厚度的熔滲氮化層。TiC-TiN基金屬陶瓷熔滲氮化處理后，表面層形成富Ti和富N的硬化層，次表面層形成了粘接相Fe與Ni含量較高、硬質(zhì)相含量較低的過(guò)渡層。熔滲氮化處理使TiC-TiN基金屬陶瓷形成了功能梯度結(jié)構(gòu)，其硬度從表面到心部呈現(xiàn)高-低-高的化趨勢(shì)。
【IPC分類(lèi)】C23C8-24
【公開(kāi)號(hào)】CN104694871
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310657284
【發(fā)明人】馬文超
【申請(qǐng)人】青島平度市舊店金礦
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2013年12月9日