[发明专利]一种耐磨复合陶瓷材料及其生产工艺

说明书

一种耐磨复合陶瓷材料，其成分重量百分比为：Ti(C_0.65N_0.35)65‑66、Cr₃C₂1‑3、WC 1‑3、HfC 1‑3、NbC 1‑3、改性石墨烯1‑2、粘结相为Co 5‑6、Cr 5‑6、Mn 5‑6、Ni 4‑6、Fe 4‑5、Al 4‑5；经过原料准备、原料球磨、成型、真空热压烧结进行制造，最终陶瓷材料硬度为HRA 95‑105，抗弯强度为2300‑2700MPa，断裂韧性为12‑14MPa·m^1/2，导热系数为95‑110W/(m·K)，线膨胀系数为2.5×10^‑6/℃‑4×10^‑6/℃。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，特别涉及一种耐磨复合陶瓷材料及其生产工艺。

背景技术

将至少一种陶瓷相和金属相并采取粉末冶金法制备的复合材料称为金属陶瓷。通常我们所说的硬质合金、钢结硬质合金等应该都属于这一类。但在工程领域，为了与普通的硬质合金等区分，仅将用Ni和/或Co粘结的Ti(C,N)(添加其它碳化物)材料称为金属陶瓷。但是一直以来硬质相、增强相、粘结相均匀分散都存在问题，影响了产品的使用寿命。

但就使用性能来讲，Ti(C，N)基陶瓷尚存在强度和韧性不足的弱点，这一弱点不仅影响其使用寿命，而且也使它的使用范围受到限制。因此如何提高Ti(C，N)基金属陶瓷的强韧性就成为材料工作者所关注的问题。而Ti(C，N)基金属陶瓷的耐磨性和韧性之间相互矛盾，而非均匀结构材料可以两者兼顾，使材料的成分和显微组织结构呈阶梯分布，在表层形成硬质相富集区，而在组织内部形成粘结相富集区。用物理涂层或化学涂层的方法在基体材料表面生成耐磨涂层是常用方法之一，但此类方法制备材料的表面与基体之间在成分和微观结构等都存在明显界面，两者的热膨胀系数亦存在区别，因此表面硬化层容易产生裂纹，甚至脱落。另外，在陶瓷材料的具体使用过程中切削表面附近由于存在大量的摩擦热量，会导致陶瓷材料表面与芯部内部热量传导速率不一致，在长期运行的时候会使得内外温差不断增大，考虑到本身Ti(C，N)基金属陶瓷硬质相结构是典型的芯－环结构，即分为内核、内环与外环三部分，因此温度差会引起本身就结构分成的陶瓷材料更容易发生因为热应力引起的热断裂。

发明内容

因此现需提供一种长寿命、高强度、高硬度、导热能力强的耐磨复合陶瓷材料。为实现上述目的，本发明一方面需要控制陶瓷材料的成分，另一方面需要严格控制陶瓷材料的生产工艺。

技术方案如下：

一种耐磨复合陶瓷材料，其成分重量百分比为：硬质相为Ti(C_0.65N_0.35),增强相为Cr₃C₂或WC或HfC或NbC或改性石墨烯中的至少1种,粘结相为Co、Cr、Mn、Ni、Fe、Al中的至少2种。

一种耐磨复合陶瓷材料，其成分重量百分比为：Ti(C_0.65N_0.35)65-66、Cr₃C₂ 1-3、WC1-3、HfC 1-3、NbC 1-3、改性石墨烯1-2、粘结相为Co 5-6、Cr 5-6、Mn 5-6、Ni 4-6、Fe 4-5、Al 4-5。

进一步：一种耐磨复合陶瓷材料，其特征在于：其成分重量百分比为：Ti(C_0.65N_0.35)65、Cr₃C₂1.5、WC 1.5、HfC 1.5、NbC 1.5、改性石墨烯1、粘结相为Co 5、Cr 5、Mn 5、Ni 5、Fe4、Al 4。