[发明专利]制备金属陶瓷的原料粉以及金属陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开了制备金属陶瓷的原料粉以及金属陶瓷的制备方法。该制备金属陶瓷的原料粉包括重量份数为45～60份的Ti(Cx,Ny)粉、16.6～68.9份的过渡族金属碳化物粉、0.01～3份的强化相体系、10～44份的粘接相原料粉和0.05～0.9份的碳粉；其中，x：y＝1；所述强化相体系包括由三种强化相原料粉经混合球磨所得到的混合粉末。金属陶瓷的制备方法包括以下步骤：(1)将重量份数为16.6～68.9份的过渡族金属碳化物粉、10～44份的粘接相原料粉和0.05～0.9份的碳粉混合湿磨25h；(2)然后加入重量份数为45～60份的Ti(Cx,Ny)粉和0.01～3份的强化相体系，继续湿磨25h；然后在80℃下真空干燥，得到前驱体粉末；(3)将所述前驱体粉末压制成压坯并进行烧结，冷却即得到所述金属陶瓷。

技术领域

本发明涉及金属陶瓷领域，具体而言，涉及制备金属陶瓷的原料粉以及金属陶瓷的制备方法。

背景技术

碳氮化钛(Ti(Cx,Ny))基金属陶瓷是一类以碳氮化钛或碳化钛与氮化钛的混合粉为硬质相主要原料、以铁族金属为粘结相原料，且通过粉碎、混合、模压、烧结所形成的复合材料。碳氮化钛基金属陶瓷具有良好的使用性能，在切削加工中显示出较高的红硬性、强度，较低的腐蚀性、导热性和摩擦系数，同时也具有较长的寿命以及被加工工件表面具有较高的表面光洁度的特点。随着金属陶瓷材料的发展，其加工的工件种类越来越多，加工条件越来越恶劣，加工质量要求越来越高，因此，材料本身性能的进一步提高成为了研究的主要方向。

目前，为提高碳氮化钛基金属陶瓷的硬度、断裂韧性和抗弯强度，本领域的研究主要集中在过渡族金属碳化物的添加方面。传统的添加方法存在以下缺点：1)单纯采用机械混合的方法使过渡族金属碳化物粉末与碳氮化钛粉末混合，虽然烧结时可在硬质相碳氮化钛上形成固溶体或过渡层化合物构成的环形壳层，但该环形壳层通常并不完整，以至硬质相中一部分的碳氮化钛和粘接相金属直接接触，引起硬质相脱碳等问题，使金属陶瓷的断裂韧性和抗弯强度下降；2)由于各种过渡族金属碳化物的相互兼容性较差，即使在反应初期加入多种过渡族金属碳化物，但烧结形成的环形壳层中的多种过渡族金属碳化物并未有效固溶于一体，从而不能有效地使碳氮化钛与粘结相稳固结合，使综合改进效果反而不明显，因此，通常采用单一过渡族金属碳化物来对碳氮化钛基金属陶瓷进行改进。

本发明的申请人在公开号为CN102839311B的中国发明专利中公开了一种采用AlN纳米线为强化相原料来提升金属陶瓷性能的方法。又在公开号为CN102839311B的中国发明专利中公开了一种采用纳米立方氮化硼为强化相原料来提升金属陶瓷性能的方法。上述两种方法虽然在一定程度上对金属陶瓷的性能进行了改进，但改进效果不明显，并且具有一定形貌和较小粒径的原料获取难度高。

发明内容

基于上述现有技术的不足，本本发明首先所要解决的技术问题是提供一种能够增强增韧的金属陶瓷的制备方法，以及实施该制备方法时所使用的原料粉。其次，本发明还要提供一种强化相体系及其制备方法，该强化相体系可以显著提升金属陶瓷的硬度、断裂韧性和抗弯强度。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，首先提供了一种制备金属陶瓷的强化相体系。该制备金属陶瓷的强化相体系包括由重量份数为4～8份的第一组分、0.5～3份的第二组分和2～5份的第三组分经混合球磨所得到的混合粉末；所述第一组分为氮-铝化合物粉、氮-硅化合物粉、氮-铊化合物粉、氮-钍化合物粉、硅-镍化合物粉、镍-铊化合物粉、铝-铊化合物粉和铌-铝化合物粉中的任意几种；所述第二组分为稀土硼化物粉、稀土氧化物粉、稀土碳化物粉、硼-铬化合物粉、硼-钛化合物粉、硼-铟化合物粉中的任意几种；所述第三组分为磨料粉。