[发明专利]一种无芯-环结构金属陶瓷合金及其制备方法

说明书

本发明涉及金属陶瓷材料制备技术领域，涉及一种无芯‑环结构金属陶瓷合金及其制备方法。本发明的无芯‑环结构金属陶瓷合金按重量百分比计，其成分为10～55％Ti(C,N)微米粉末，10～55％(Ti,M)(C,N)微米粉末，10～55％Ti(C,N)亚微米或/和纳米粉末10～55％(Ti,M)(C,N)亚微米/和纳米粉末，5～20％WC，0～30％TiC，0～30％TiN，0～20％Co，0～20％Ni，0～10％Cr，0～15％Mo₂C，0～10％TaC/NbC，0～2.5％VC，0～5％Cr₂C₃，0～1.2％炭黑，按一定比例配成混合料，经球磨、过筛及模压制成坯料、烧结冷却可制得无芯‑环结构的金属陶瓷材料。本发明采用粉末冶金方法制备了一种无芯‑环结构的金属陶瓷合金，它克服了传统芯‑环结构金属陶瓷制备过程时微观结构芯‑环厚度不易控制的技术难点。

技术领域

本发明属于金属陶瓷材料制备技术领域，具体为一种无芯-环结构金属陶瓷合金及其制备方法。

背景技术

Ti(C,N)基金属陶瓷合金具有独特的性能优势，在700～1100℃具备优异的耐磨性、高温高硬性、热稳定性、抗氧化性和抗粘附性等特点，是高温、高速主要的切削刀具选用基体材料之一。由于该类合金还具备稳定的高温强度、良好的摩擦性能和耐酸碱腐蚀性能，广泛应用于发动机的高温部件、石化和化纤等多种行业和领域。与传统的WC-Co硬质合金相比，该类材料填补了硬质合金与陶瓷刀具等材质需求之间的空白，并且有效的节约普通硬质合金刀具所必须的Co，Ta和W等贵重稀有金属。开发高性能(高硬度、高强度、高的综合耐磨性能，简称“三高”)长寿命Ti(C,N)基金属陶瓷合金材料成为近几年Ti(C,N)基金属陶瓷研究的焦点。

目前，本领域主要以制备具有典型芯-环结构的Ti(C,N)基金属陶瓷为主要方法，烧结时可在硬质相上形成由(Ti,M)(C,N)复合固溶体所构成的芯-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Ti(C,N)和粘接相金属会直接接触，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。同时微观芯-环结构厚度对制备合金的硬度、断裂韧性和抗弯强度的影响极大，在制备过程中形成合金的微观芯-环结构过厚或者芯-环结构过薄都不利于最终综合性能。因此，微观芯-环结构厚度的控制工艺难度极大，导致材料性能稳定性不易保证。

发明内容

针对上述问题，本发明的第一目的在于提供一种无芯-环结构金属陶瓷合金以解决环形壳层不完整，以至硬质相中一部分的Ti(C,N)和粘接相金属会直接接触，引起硬质相脱碳，造成金属陶瓷的断裂韧性和抗弯强度下降的问题；本发明的第二目的在于提供一种无芯-环结构金属陶瓷合金的制备方法以解决芯-环结构厚度难以控制的问题。

一种无芯-环结构金属陶瓷合金，金属陶瓷合金按重量百分比计，其成分为10～55％Ti(C,N)微米粉末，10～55％(Ti,M)(C,N)微米粉末，10～55％Ti(C,N)亚微米或/和纳米粉末，10～55％(Ti,M)(C,N)亚微米/和纳米粉末，5～20％WC，0～30％TiC，0～30％TiN，0～20％Co，0～20％Ni，0～10％Cr，0～15％Mo₂C，0～10％TaC/NbC，0～2％VC，0～5％Cr₂C₃，0～1.2％炭黑。此处需要说明的是，组分中可选择TiN、Co、Ni、Cr、Mo₂C、TaC/NbC、VC、Cr₂C₃、炭黑中的任意一种、几种或全部。