[发明专利]固溶体基金属陶瓷刀片材料的制备方法及得到的刀片材料

说明书

本发明公开了一种固溶体基金属陶瓷刀片材料的制备方法及得到的刀片材料，其中，所述方法先对(Ti,W)C粉进行预研磨，然后与Co粉、NbC粉和TaC粉混合研磨、过滤和干燥后，压制成生坯，最后进行真空烧结和低压烧结，得到刀片材料。在本发明中，对(Ti,W)C粉进行预研磨，细化晶粒，其粒度分布趋于均匀，这样，有利于提高材料的强度；采用NbC粉部分或全部替代价格昂贵的TaC粉，显著降低了材料的成本，同时，材料的硬度和韧性不但没有降低，反而得到提升，从而降低刀片的磨损。

技术领域

本发明属于金属陶瓷刀片材料领域，尤其涉及固溶体基金属陶瓷刀片材料，具体地，涉及固溶体基金属陶瓷刀片材料的制备方法及得到的刀片材料。

背景技术

传统的WC-TiC-Co类硬质合金(YT类硬质合金)，由于TiC的加入因而具有较高的硬度和耐磨损性能，在机械加工比如车削、铣削、钻削中被用作切削刀具材料。但是WC-TiC-Co硬质合金包含WC和TiC两种物理性能差异很大的硬质相，其中WC和TiC的热膨胀系数、弹性模量、显微硬度、密度分别为3.84×10^-5和7.74×10^-5℃^-1、713和316GPa、1780和3200MPa、15.7和4.93g/cm³，导致组织中界面应力增加，容易造成切削过程中微裂纹的形成和扩展，抗断裂性能较弱，表现出较大的脆性，在铣削等断续切削时容易出现崩刃或折断的情况。

随着现代制造业对金属切削效率要求的增加，高速切削加工成必然趋势，而在高速切削加工中，刀具的服役温度能达到600～1000℃。在这样的高温切削环境下需要刀具材料具有更优异的高温性能包括高温硬度、高温抗氧化性等。其中，TaC是一种有效的、提高金属陶瓷高温性能的难熔碳化物添加剂。在金属陶瓷中添加TaC可以起到抑制晶粒长大、提高高温强度、硬度、抗氧化性等作用。可是，TaC的价格相当昂贵，导致材料的成本明显增加。

因此，有必要寻求一种成本较低但不影响金属陶瓷高温性能的添加剂代替或部分代替TaC，从而降低成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，首先对(Ti,W)C粉进行预研磨，然后采用部分或全部NbC粉替代TaC粉，这样，不仅降低了成本，而且保证了材料的性能，从而完成本发明。

本发明一方面提供了一种固溶体基金属陶瓷刀片材料的制备方法，具体体现在以下几个方面：

(1)一种固溶体基金属陶瓷刀片材料的制备方法，其中，所述方法包括以下步骤：

步骤1、对(Ti,W)C粉进行预研磨；

步骤2、将Co粉、NbC粉和TaC粉加入到步骤1预研磨的(Ti,W)C粉中，然后依次进行研磨、过滤和干燥后，压制成生坯；

步骤3、对步骤2得到的生坯依次通过成型剂脱出、固相阶段烧结和液相阶段烧结进行真空烧结；

步骤4、于低压烧结炉中进行低压烧结，得到所述固溶体基金属陶瓷刀片材料。

(2)根据上述(1)所述的方法，其特征在于，在步骤1中，

采用直径为4～8mm的硬质合金球进行预研磨，优选采用直径为6mm的WC-8％Co硬质合金球进行预研磨；和/或

采用无水乙醇为研磨介质，优选其用量为200～500mL，更优选为300～400mL；和/或

球料重量比为(5～15)：1，优选为(8～12)：1；和/或

研磨速度为50～90r/min，优选为60～70r/min；和/或

所述预研磨进行1～108h，优选进行5～72h，更优选进行36～72h，例如48h。