一种长条状三元硼化物增强增韧的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属基复合材料领域，设及一种长条状=元棚化物增强增初的 Ti(C，N)基金属陶瓷及其制备方法。
【背景技术】
[0002] Ti (C，脚基金属陶瓷具有红硬性好、耐磨性高、抗高温蠕变能力和抗氧化能力强、 与金属间的摩擦系数低等优点。如用作刀具材料，与常用的硬质合金刀具相比，它具有W下 几个方面的明显优势：可W允许有较高的切削速度和较大的进刀量、抗月牙珪磨损能力更 高、被加工工件有非常好的表面质量。在欧美和日本等国家，Ti(C，N)基金属陶瓷的发展十 分迅速，目前已经成功在精加工、半精加工，甚至粗加工领域得到应用，在工具市场的占有 量正逐年升高。近年来，我国有关部口和厂商也投入大量人力物力进行Ti(C，脚基金属陶 瓷材料的研究和开发，并已研制出一些牌号的Ti佑脚基金属陶瓷刀具，但目前存在的主 要问题是综合力学性能偏低且性能不稳定，与国外的材料相比，我国金属陶瓷刀具的市场 占有量很少。表1是目前市场上常用的Ti(C，N)基金属陶瓷的牌号和性能。
[0003] 表1典型Ti (C，脚基金属陶瓷的牌号和性能
[0004]
【主权项】
1. 一种长条状三元硼化物增强增韧的Ti (C，N)基金属陶瓷，其特征在于包括如下质量 份数的组份：Ti为30.0 ~39. 0，C为5. 3~6· 4，N为3. 9~4. 9，Ni为28~34，Mo为12~ 16, W 为 6. 2 ~9. 8, Fe 为 0· 5 ~2. 9, B 为 0· 1 ~0· 6。
2. 根据权利要求1所述的长条状三元硼化物增强增韧的Ti (C，N)基金属陶瓷，其特征 在于：所述的成分配比中，Ti、C、N主要由碳氮化钛固溶体引入，少部分C由石墨粉和碳化钨 引入；Ni和Mo分别由镍粉和钼粉引入；W由碳化钨粉引入；Fe和B由硼铁粉引入。
3. -种长条状三元硼化物增强增韧的Ti (C，N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于包 括如下步骤： 1) 配置混合料，包括如下质量份数的组份：Ti为30. 0~39. 0, C为5. 3~6. 4, N为 3. 9 ~4. 9, Ni 为 28 ~34, Mo 为 12 ~16, W 为 6. 2 ~9. 8, Fe 为 0· 5 ~2. 9, B 为 0· 1 ~ 0. 6 ； 2) 混料； 3) 加入成型剂； 4) 压制成型； 5) 脱脂； 6) 真空烧结，在真空烧结炉中进行，真空度高于1.0 X KT2Pa;所述的真空烧结分为三 个阶段，首先将压坯升温至950~IKKTC，保温2~4h ;然后再升温至1360~1420 °C，保 温0. 5~Ih ;随后以20°C /min的冷却速度使炉温快速降至1100°C以下。
4. 根据权利要求3所述的长条状三元硼化物增强增韧的Ti (C，N)基金属陶瓷的制备方 法，其特征在于：所述步骤2)中的混料工序在行星式球磨机中进行，球磨机200~280rpm， 时间为20~30h。
5. 根据权利要求3所述的长条状三元硼化物增强增韧的Ti (C，N)基金属陶瓷的制备方 法，其特征在于：所述的步骤3)中所用成型剂为聚乙烯醇水溶液，加入比例为混合料的3~ 5wt%〇
6. 根据权利要求3所述的长条状三元硼化物增强增韧的Ti (C，N)基金属陶瓷的制备方 法，其特征在于：所述的步骤4)中压制成型工序所用压制压力为200~300MPa。
7. 根据权利要求3所述的长条状三元硼化物增强增韧的Ti (C，N)基金属陶瓷的制备 方法，其特征在于：所述的步骤5)中的脱脂工序在真空度高于IOPa的真空炉中进行，在 200~400°C之间的升温速度为0· 3~0· 5°C /min。
【专利摘要】本发明提供了一种长条状三元硼化物增强增韧的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法，该金属陶瓷成分质量份数如下：Ti为30.0～39.0，C为5.3～6.4，N为3.9～4.9，Ni为28～34，Mo为12～16，W为6.2～9.8，Fe为0.5～2.9，B为0.1～0.6。制备方法特点在于：在配料时将硼铁粉直接添加到混合料中，然后依次经过混料、成型、脱脂并通过特殊的组合真空烧结方法，最终得到金属陶瓷烧结体。本发明提供的Ti(C,N)基金属陶瓷成本低廉，不但具有较高的硬度，也具有较高的抗弯强度和断裂韧性，制备方法简单，非常适合大批量工业生产，具有极高的性价比和广泛的应用前景。
【IPC分类】C22C29-04, C22C1-05
【公开号】CN104630591
【申请号】CN201510047944
【发明人】郑勇, 周伟, 赵毅杰, 张家杰, 马遗萍
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月29日