[发明专利]一种强韧化金属陶瓷材料及由其制成的立铣刀

说明书

本发明涉及刀具设计技术领域，公开了一种强韧化金属陶瓷材料及由其制成的立铣刀，其中，金属材料包括硬质相和粘结相，硬质相由TiC粉末和TiN粉末混合而成，粘结相由镍粉、碳化钼粉末和钕铁硼粉末混合而成，钕铁硼的加入，使得钕铁硼在烧结过程中一同溶入粘结相中，由于钕铁硼烧结后具有磁性，且钕铁硼的分布较为均匀，对镍原子产生影响，将镍原子均匀分布，使得金属陶瓷烧结后更为均匀，从而提高金属陶瓷的硬度、韧性和耐磨性；而由此制成的立铣刀具有高硬度、耐高温和耐磨等特点，从而延长立铣刀的使用寿命。

技术领域

本发明涉及刀具设计技术领域，特别涉及一种强韧化金属陶瓷材料及由其制成的立铣刀。

背景技术

铣刀是一种具有圆柱体外形,并在圆周及底部带有一个或多个切削刃,通过切削刃的旋转运动来切削工件的切削刀具。立铣刀是一种圆周面及底部带有切削刃的柄式铣刀，主要用于铣床加工。刀具性能是影响切削加工效率、精度、表面质量等加工效果的决定性因素之一。立铣刀按其工作部分外形可分为平铣刀、圆鼻刀和球头铣刀三种。目前，公布号为CN102294509A的中国发明专利公开了一种立铣刀，其刃部采用不等螺旋角结构，且所述刃部外设TIALN涂层。

上述技术方案，通过在铣刀刃部增加TIALN涂层以增加铣刀的硬度，从而适用于对高硬度材料的切削。但上述立铣刀与传统的硬质合金刀具或涂层刀具一样，需要涂层来提高刀具本身的硬度，而涂层在铣刀的使用过程中容易磨损，刀具一旦失去涂层的增强作用，其切削效果会严重降低，且很容易发生崩刀现象，导致刀具的使用寿命严重缩短。由此可得，刀具本身的材料是决定刀具性能的因素之一，而Ti(C,N)基金属陶瓷是一种以Ti(C,N)为主要硬质相、Ni为粘结相，采用粉末冶金工艺制备的陶瓷基复合材料。与WC-Co硬质合金相比，金属陶瓷具有更佳的红硬性、耐磨性和抗氧化性，并且它与金属间摩擦系数较低，是制作高速高效切削刀具及热成型模具的理想材料。但现有的Ti(C,N)基金属陶瓷的强韧性低于硬质合金，为此，亟需一种韧性好的金属陶瓷材料以提升刀具的性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的是提供一种强韧化金属陶瓷材料，具有高硬度、强韧性和耐磨的特点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种强韧化金属陶瓷材料，包括硬质相和粘结相，所述硬质相包括Ti(C,N)，所述粘结相包括Ni、Mo和钕铁硼，其中各元素的质量分数分别为：

C 8％-11.5％

N 2.5％-3.5％

Ti 30％-41％

Mo 15％-17％

Ni 26％

Nd 4％-6％

Fe 2％-2.5％

B 0.1％-0.5％

上述Ti、C、N、Mo由TiC粉末、TiN粉末和碳化钼粉末引入，Ni由镍粉引入，Nd、Fe、B由钕铁硼粉末引入。

通过采用上述技术方案，在粘结相中加入镍粉和碳化钼粉末，利用Ni和Mo元素在烧结过程中细化TiC粉末，增强粘结相的润湿性，使硬质相与粘结相紧密烧结，提高金属陶瓷的硬度、韧性和耐磨性；而钕铁硼的加入，使得钕铁硼在烧结过程中一同溶入粘结相中，由于钕铁硼烧结后具有磁性，且钕铁硼的分布较为均匀，对镍原子产生影响，将镍原子均匀分布，使得金属陶瓷烧结后更为均匀，从而提高金属陶瓷的硬度、韧性和耐磨性。

本发明进一步设置为，所述TiN与TiC的比值为0.2-0.5。

通过采用上述技术方案，将TiN与TiC的比值设置成0.2-0.5，使得氮元素含量在此区间内时，烧结成的金属陶瓷既具有良好的抗弯强度又具有较高的硬度，从而避免金属陶瓷变脆，提升金属陶瓷的韧性。