碳氮化钒钛基硬质合金及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及碳氮化钒钛基硬质合金及其生产方法，属于金属陶瓷领域。
【背景技术】
[0002]钛基硬质合金旨在节约和替代碳化钨基硬质合金，早期的钛基硬质合金以碳化钛(TiC)为基体。在此基础上又发展了 TiC和TiN形成的无限固溶体碳氮化钛基硬质合金(Ti (C，N))，用这种硬质合金制作的刀具，虽然有较好的耐磨性，但还有韧性低，易于崩刀等冋题。
[0003]为了发展(Ti (C，N))基硬质合金，公开号为CN102534340A0的中国专利申请公开了一种“基于多元复合碳氮化钛固溶体的含氮硬质合金”，它是由碳化钨(WC)和固溶体(Τ?,Μ) (C，N)为主要成分(其中M为W、Mo、Ta、Nb、V、Cr、Hf、Y和镧系元素中的至少两种)，Co或Ni为粘结相构成的硬质合金。其中WC的质量百分数为45?96.9%，固溶体(Ti，M)(C，N)的质量百分数为0.1?30%，Co、Ni的质量百分数为3?25%。该申请公开的技术方案中虽然(Ti，M) (C，N)是基体相之一，但WC仍然是另一种基体相，且V为微量添加剂。
[0004]公开号为CN104129994A的中国专利申请公开了一种“碳化钒钛的制备方法”，它是由TiC和VC形成的连续固溶体((Ti，V) C)。由于(Ti，V) C密度低，硬度高，有望在耐磨零件、刀具、磨具等方面开发出一类新型硬质合金，替代传统的WC基硬质合金，有利于节约我国宝贵的钨钴资源。该申请公开的方案中虽然(Ti，V) C有取代WC的应用前景，但还没有N和其它有利金属元素(M)加入。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种碳氮化钒钛基硬质合金(Ti，V，M) (C，N))。
[0006]本发明碳氮化钒钛基硬质合金按质量百分比由以下组分制成:T1:12.1?57.1wt %，V:6.7 ?51.5wt %，Μ:0 ?1wt %，C:7.6 ?14.3wt %，Ν:1.9 ?1wt %,Co彡20wt%, Ni彡20wt% ;其中，M为Mo、Ta中至少一种。
[0007]其中，作为优选的技术方案，M含量为I?10wt%。
[0008]进一步的，本发明碳氮化钒钛基硬质合金，还优选按质量百分比由以下组分制成:T1:30.7 ?50.2wt%, V: 12 ?32.6wt%, Mo:1 ?2wt%，Ta: 1.9 ?7.5wt%, C:7.7 ?IIwt%,N:5?9wt%，Co:4?7wt%，N1: 1.3?16wt%。更优选按质量百分比由以下组分制成:Ti:46.4wt%, V:12.3wt%, Mo:2wt%, Ta: 3.8wt%, C: 10.4wt%, N: 5.1wt %, Co: 4wt%,N1: 16wt% o
[0009]本发明碳氮化钒钛基硬质合金的抗弯强度为1089?1437MPa，硬度为HV2000?HV2400。
[0010]本发明还提供了生产上述碳氮化钒钛基硬质合金的方法，其包括如下步骤:
[0011]a、配料:以TiVCN为主体，添加金属添加剂Co、M和Ni，得混合料；其中，各原料的用量按上述技术方案的质量百分比配置即可；
[0012]b、压制成型:将混合料压制成型，得到压块；
[0013]C、真空烧结:将压块在真空气氛下烧结，冷却，即得碳氮化钒钛基硬质合金。
[0014]进一步的，为了得到性能更好的碳氮化钒钛基硬质合金，上述a步骤混料是在球磨机内进行，其中混料介质为无水乙醇，所用的球为钨基硬质合球，球料比为5:1?10:1，液固比0.5?0.8g/ml，球磨时间为8?108h。
[0015]其中，上述生产碳氮化钒钛基硬质合金的方法，其b步骤中压制压力优选为120?550MPa，压块的密度优选为3.4?4.0g.cm_3。所述b步骤中压制压力更优选为320?550MPa。
[0016]更进一步的，为了使生产的碳氮化钒钛基硬质合金性能更好，优选如下技术方案:上述c步骤真空烧结真空度< 5MPa，同时采用四段升温烧结，一段升温至300?350°C，保温I?1.5h ;二段升温至800?1000°C，保温I?1.5h ;三段升温至1100?1200°C，保温I?1.5h ;四段升温至1430°C?1510°C，保温I?1.5h。更优选地，一段升温至320°C，保温Ih ;二段升温至800?1000°C，保温Ih ;三段升温至1100?1200°C，保温Ih ;四段升温至 1450 ?1480 °C，保温 Ih。
[0017]其中，上述方法生产的碳氮化I凡钛基硬质合金粉体粒度为2?3um。
[0018]本发明和现有方法相比，有以下有益效果:
[0019]1、本发明中(Ti，V，M) (C，N)基硬质合金抗弯强度为1089?1437MPa，硬度为HV2000 ?HV2400。
[0020]2、本发明中以(Ti, V, M) (C，N)固溶粉体制备(Ti, V, M) (C，N)基硬质合金。为含氮新型钛基硬质合金的研发提供了新的途径。
【附图说明】
[0021]图1 (Ti，V) (C，N)基硬质合金显微组织图；
[0022]图2 (Ti, V, Mo) (C，N)基硬质合金显微组织图；
[0023]图3 (Ti, V, Mo, Ta) (C，N)基硬质合金显微组织图；
【具体实施方式】
[0024]本发明碳氮化钒钛基硬质合金按质量百分比由以下组分制成:T1:12.1?57.1wt %，V:6.7 ?51.5wt %，Μ:0 ?1wt %，C:7.6 ?14.3wt %，Ν:1.9 ?1wt %,Co彡20wt%, Ni彡20wt% ;其中，M为Mo、Ta中至少一种。
[0025]其中，作为优选的技术方案，M含量为I?10wt%。
[0026]进一步的，本发明碳氮化钒钛基硬质合金，还优选按质量百分比由以下组分制成:T1:30.7 ?50.2wt%, V: 12 ?32.6wt%, Mo:1 ?2wt%，Ta: 1.9 ?7.5wt%, C:7.7 ?IIwt%,N:5?9wt%，Co:4?7wt%，N1: 1.3?16wt%。更优选按质量百分比由以下组分制成:Ti:46.4wt%, V:12.3wt%, Mo:2wt%, Ta: 3.8wt%, C: 10.4wt%, N: 5.1wt %, Co: 4wt%,N1: 16wt% o
[0027]本发明碳氮化钒钛基硬质合金的抗弯强度为1089?1437MPa，硬度为HV2000?HV2400。
[0028]本发明还提供了生产上述碳氮化钒钛基硬质合金的方法，其包括如下步骤:
[0029]a、配料:以TiVCN为主体，添加金属添加剂Co、M和Ni，得混合料；其中，各原料的用量按上述技术方案的质量百分比配置即可；
[0030]b、压制成型:将混合料压制成型，得到压块；
[0031]C、真空烧结:将压块在真空气氛下烧结，冷却，即得碳氮化钒钛基硬质合金。
[0032]进一步的，为了得到性能更好的碳氮化I凡钛基硬质合金，上述a步骤混料是在球磨机内进行，其中混料介质为无水乙醇，所用的球为钨基硬质合金球，球料比为5:1?10: 1，液固比0.5?0.8g/ml，球磨时间为8?108h。
[0033]其中，上述生产碳氮化钒钛基硬质合金的方法，其b步骤中压制压力优选为120?550MPa，压块的密度优选为3.4?4.0g.cm_3。所述b步骤中压制压力更优选为320?550MPa。
[0034]更进一步的，为了使生产的碳氮化钒钛基硬质合金性能更好，优选如下技术方案:上述c步骤真空烧结真空度< 5MPa，同时采用四段升温烧结，一段升温至300?350°C，保温I?1.5h ;二段升温至800?1000°C，保温I?1.5h ;三段升温至1100?1200°C，保温I?1.5h ;四段升温至1430°C?1510°C，保温I?1.5h。更优选地，一段升温至320°C，保温Ih ;二段升温至800?1000°C，保温Ih ;三段升温至1100?1200°C，保温Ih ;四段升温至 1450 ?1480 °C，保温 Ih。
[0035]其中，上述方法生产的碳氮化I凡钛基硬质合金粉体粒度为2?3um。
[0036]下面结合实施例对本发明的【具体实施方式】做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
[0037]实施例1采用本发明方法制备(Ti，V) (C，N)基硬质合金
[0038]称取(Ti,V) (C，N)固溶粉 80g