[发明专利]粘结相中Ni3Al原位生成的金属陶瓷材料制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属陶瓷材料的制备方法，特别涉及粘结相中Ni₃Al原位生成的金属陶瓷材料的制备方法，属于复合材料领域。

背景技术

Ti(C,N)基金属陶瓷由于具有高的红硬性以及高温化学稳定性，优异的抗疲劳性及抗氧化性，较低的热膨胀系数而被广泛应用于切削刀具制造。随着制造业的发展，切削速度越来越高，切削温度也越来越高，这对切削刀具的高温性能提出了更高的要求。金属陶瓷以Co、Ni等金属为粘结相，在切削温度下，金属粘结相容易发生软化导致硬度和强度下降，刀具寿命降低。提高粘结相的高温性能是提高金属陶瓷切削性能的关键。Ni₃Al金属间化合物具有稳定性高，高温强度和高温抗氧化性能强等优点，在高温结构材料中的应用前景十分广阔，目前有许多使用Ni₃Al作金属陶瓷粘结相的报道。ZL201410082829.0发明了一种含 Ni₃Al的Ti(C,N)基金属陶瓷，其成分的重量百分比为：TiC34.2～43％、TiN8～15％、 Mo10～15％、WC5～10％、石墨0.8～1.0％、Ni20～24％、含B的Ni₃Al6～10％。该发明先以纯度≥99.0％的Ni、Al和B粉为原料，按重量百分比Ni87.23～88.48％，Al11.47～ 12.68％，B0.5～1.0％制成混合料，对混合料进行湿式球磨，获得成分均匀的混合料料浆，混合料料浆干燥后，进行真空热处理获得多孔疏松的含B的Ni₃Al烧结块体；将含B的Ni₃Al 烧结块体粉碎，获得含B的Ni₃Al粉。然后采用TiC、TiN、Mo、WC、石墨、Ni粉以及所述含B的Ni₃Al粉为原料配制金属陶瓷混合料，再经过模压成形、真空脱脂和真空烧结步骤制备成以Ni₃Al和Ni为粘结剂的Ti(C,N)基金属陶瓷。CN201510459684.6中则是按质量百分比Ni 87.23％～87.93％、Al12.07％～12.67％、B 0.5％～1.0％，将Ni、Al和B粉混合，对混合料进行球磨后，加入酒精湿磨脱粉，获得成分均匀的混合料料浆；混合料料浆经真空干燥、过筛，获得含B的Ni₃Al粉；再经过球磨混料步骤、模压成形步骤和真空烧结步骤，制成采用Ni₃Al为粘结剂的TiC基金属陶瓷。

可见，目前引入Ni₃Al的方法是基于Ni、Al金属粉末的混合球磨和(或)烧结破碎形成Ni₃Al粉末再加入。此种方法存在着以下问题：Al粉球磨过程中易氧化，Al粉发生塑性变形呈片状而破碎分散困难，预制Ni₃Al后还需经过破碎过程工艺复杂，破碎的Ni₃Al 金属间化合物粒度控制以及后续球磨均匀分散控制困难。

发明内容

本发明针对目前制备粘结相中Ni₃Al原位生成的金属陶瓷材料采用Ni、Al粉末高能球磨和(或)烧结破碎后以Ni₃Al粉末形式加入的方法存在的Al球磨过程中易氧化，Al 粉发生塑性变形呈片状而破碎分散困难，生成的Ni₃Al在后续的球磨过程中均匀分散困难等问题，提出采用先制备Ni(OH)₂包覆AlN的复合粘结相，和Ni(OH)₂包覆(Ti_0.5,Mo_x,W_0.5-x)(C,N)颗粒(其中x＝0～0.5)的复合硬质相,二者混合后经过球磨、过滤、干燥等工序后压制成型，最后进行两段气氛烧结，即在低温下Ar/H₂气氛中Ni(OH)₂转化成Ni，在高温下真空烧结Ni与AlN发生反应形成Ni₃Al，最终制成粘结相中Ni₃Al原位生成的金属陶瓷材料。

本发明的粘结相中Ni₃Al原位生成的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于依次包含以下步骤：