[发明专利]一种Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法

说明书

本发明涉及到一种高温抗氧化性的以NiCr为粘结相，Ti(C,N)为硬质相的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，属于材料制备领域。本发明的高温抗氧化性的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法为，以Ti(C_0.6,N_0.4)粉、Mo粉、WC粉、Cr粉、Cr₃C₂粉、Ni粉、和C粉作为原材料进行配粉、球磨、干燥、压制成型、真空烧结+压力烧结、后处理。加压烧结的Ti(C,N)基金属陶瓷与真空烧结相比，其综合力学性能可以提高12%，本发明制备的Ti(C,N)基金属陶瓷力学性优良，孔隙率低，高温抗氧化性好且Ti(C,N)基金属陶瓷所用组分较少，因此成本较低，可用作高速切削刀具领域以及高精尖模具。

技术领域

本发明属于高速切削刀具领域，具体涉及到一种高温抗氧化性能的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法。

背景技术

Ti(C,N)基金属陶瓷是通过粉末冶金的方式，将不同比例的金属粘结相与Ti(C,N)硬质相融合在一块的复合材料，与WC硬质合金相比，其密度较小。在相同的工作环境中，Ti(C,N)基金属陶瓷制备的产品寿命要远远高于WC硬质合金制备的产品，由于Ti(C,N)基金属陶瓷以Ti(C,N)为硬质相，以含Mo、WC、Cr、Ni为金属粘结相，该结构使其具有较高的硬度以及强度、耐磨性、红硬性。

虽然Ti(C,N)金属陶瓷具有众多优良性能，然而随着科学技术的发展，Ti(C,N)金属陶瓷逐渐被应用在航天航空领域以及精密加工领域。然而，在这些领域内。室温下性能优良的Ti(C,N)金属陶瓷就难以正常使用。因此，为了解决这个问题，提高Ti(C,N)金属陶瓷的高温抗氧化性能，很多学者通过添加大量的TaC粉或者Zr粉，以此来提高题高温抗氧化性，然而，TaC粉价格昂贵，且加入较多，使得制备成本大幅度提高，不宜用于工业生产。也有人通过添加AlN或者304ss奥氏体不锈钢，虽然在一定程度上提高了金属陶瓷的高温抗氧化性，但是却大幅度降低了其综合力学性能，限制其在工业上的应用。

NiCr₂O₄作为一种合金化合物，晶体结构为尖晶石晶体结构。它的存在可以阻止Ti(C,N)基金属陶瓷基体中阳离子向外部扩散，氧离子相内部扩散，从而进一步了弥补TiO₂中氧元素的扩散。从而提高Ti((C,N)金属陶瓷的高温抗氧化性。文献[Hastelloy X合金的添加对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和高温抗氧化性的影响]，虽然，在氧化过程中生成了NiCr₂O₄，在一定程度上提高了提高Ti(C,N)基金属陶瓷的高温抗氧化性，由于组分与烧结工艺的与当前有很大的差别，导致生产出来Ti(C,N)基金属陶瓷的力学性能不能满足当前工业生产的需要。

发明内容

鉴于以上技术问题，本发明针对提高Ti(C,N)金属陶瓷的高温抗氧化性的问题，提出一种高温抗氧化性的Ti(C,N)金属陶瓷，可以在保持其优良的力学性能的前提下，改善其高温抗氧化性，从而作为一种新型的切削刀具材料。

本发明在Ti(C,N)金属陶瓷的材料中，引进Cr元素，从而生成NiCr₂O₄，从氧化机理上改善Ti(C,N)的高温抗氧化性。Ti(C,N)金属陶瓷的制备方法，所述方法包括：

(1)配粉：称取Ti(C_0.6,N_0.4)粉、Mo粉、WC粉、Cr粉、Ni粉、和C粉与硬质合金球在无水乙醇中进行球磨得到料浆，经干燥、过至少80目筛得到粉末；

所述的Ti(C_0.6,N_0.4)粉、Mo粉、WC粉、Cr粉、Ni粉、和C粉各原料的质量分数为Ti(C_0.6,N_0.4)粉：42.5-45.5wt％，Mo粉12-20％，WC粉：5-12wt％，Cr粉：1-4wt％，Ni粉：8-24wt％，C粉：0.5-1.5wt％。