[发明专利]一种无磁金属陶瓷及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种无磁金属陶瓷，其特征在于：所述无磁金属陶瓷由陶瓷基体相和金属粘结相组成，所述无磁金属陶瓷的钴磁Com%≤0.4；所述无磁金属陶瓷的抗弯强度≥2200MPa，硬度为HRA91.5～94；

所述无磁金属陶瓷中含有零价的Ni；

所述无磁金属陶瓷以质量百分比计包括下述元素：

Ti 31～59%；

W 8～28%；

Mo 2～10%；

Ta 0～9%；

Nb 0～9%；

Cr 0～5%；

V 0～5%；

Zr 0～5%；

Co 5～20%；

Ni 5～20%；

C 6.3～11.7%；

N 2.5～7%；

所述无磁金属陶瓷中，金属粘结相将陶瓷基体相粘结成一个整体；所述陶瓷基体相中，任意一个颗粒由硬质核相、内外环相组成，所述内外环相包覆在硬质核相上，且内外环相的内环与硬质核相接触，外环与金属粘结相接触；所述硬质核相为Ti(C, N)；所述内外环相为富 Ti 的(Mo,Ti)(C,N)；所述金属粘结相中还固溶有置换固溶体，所述置换固溶体为(Ti,M)(C,N)，所述M选自W,Mo, Zr,Cr,V,Ta, Nb中的至少一种，所述金属粘结相为Co和Ni。

2.一种制备如权利要求1所述无磁金属陶瓷的方法，其特征在于：包括下述步骤：

步骤一

按设计组分配取原料，混合均匀后，得到备用料，备用料经压制成形得到压坯；

步骤二

压坯经固相扩散烧结后，升温至共晶温度+B℃进行压力烧结，烧结压力1MPa～6MPa，保温45min～120min；保温后在10分钟之内使温度迅速降至共晶温度-A℃；得到预成品；所述A的取值为0-100、所述B的取值为20-200；

步骤三

将步骤预成品在共晶温度-C℃进行保温至少20min，用以消除快冷产生的应力集中，得到成品，所述C的取值为150-250。

3.根据权利要求2所述的一种无磁金属陶瓷的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：

步骤⑴ 球磨混料

根据化学成分的重量百分比： Ti31～59%，W8～28%，Mo2～10%，Ta0～9%，Nb0～9%，Cr0～5%，Zr0～5%，Co5～20%，Ni5～20%，C6.3～11.7%，N2.5～7%；以Ti（CN）、Mo₂C、(Ti, W)C、M1C、Co、Ni作为原料，所述M1选自Zr,Cr,V,Ta, Nb中的至少一种；配置成混合料，以有机物作为湿磨介质，球料质量比为7-15：1，以80-150转/min的球磨转速球磨24h～96h，获得成分均匀的混合浆料；球磨过程循环冷却水温度≤10℃，球磨腔内全程充惰性气体保护；混合料球磨后经60-100℃真空干燥6-24h，然后过30-200目筛网造粒，或者直接常规保护气氛的喷雾干燥；

步骤⑵ 模压成型

混合浆料经过掺胶制粒后进行压制成型，得到压坯，压制压力250MPa～400MPa；

步骤⑶ 真空脱脂

将压坯在260℃～380℃温度下进行真空脱脂，真空度为0.01Pa-100Pa，保温时间3h～8h，得到脱脂后压坯；真空脱脂时，炉内持续通有保护气体；

步骤⑷ 固相扩散烧结

脱脂后压坯在保护气氛下，于1100℃～1300℃固相扩散烧结1h～3h；得到固相扩散烧结后的坯料；

步骤⑸ 压力烧结：

在保护气氛下，将（4）所得固相扩散烧结后的坯料在1400℃～1520℃进行压力烧结，烧结压力1MPa～6MPa，保温时间45min～120min；得到压力烧结后的坯料；

步骤⑹ 快冷处理

将步骤（5）所得压力烧结后的坯料在10分钟之内使温度迅速降至1280-1350℃；得到烧结体；

步骤⑺ 消除应力

将⑹得到的烧结体在1100℃～1250℃进行保温30min～60min，用以消除快冷产生的应力集中，得到成品。

4.根据权利要求3所述的一种无磁金属陶瓷的制备方法，其特征在于：快冷处理时，通过通入低温惰性气体使炉温在10分钟之内冷却至1280-1350℃。

5.一种如权利要求1所述无磁金属陶瓷的应用，包括将其用于制备无磁切屑刀具、无磁模具、无磁耐磨零件。