[发明专利]一种高强度高耐磨金属陶瓷及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高强度高耐磨金属陶瓷的制备方法，包括以下步骤：S1.球磨处理；S2.造粒；S3.第一次烧结处理；S4.第二次烧结处理；所述第一次烧结处理过程中，采用传统真空烧结技术与振荡热压烧结技术相结合进行处理。本发明采用振荡压力烧结技术在较低温度下对粉体进行预烧结，振荡压力可促进颗粒重排和高粘度粘结相的粘滞流动，在烧结过程中施加压力，采用烧结温度较低，液相粘度较大，有效避免液相从样品中挤出；且采用本发明方法获得的颗粒堆积紧密的预烧坯体强度不高，便于加工成特定形状。

技术领域

本发明属于高性能陶瓷制备技术领域，特别涉及一种高强度高耐磨金属陶瓷及其制备方法。

背景技术

TiC基金属陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐磨性好等特点，用金属陶瓷制造的刀具在切割的时候不易粘刀，可保证工件的加工质量，在工业领域具有广阔的应用前景。但是TiC作为强共价键化合物，面临烧结温度较高和韧性差等特点。为了改善上述性能，通常在TiC金属陶瓷中加入金属钴和金属镍作为粘结相降低烧结温度，并且加入Mo₂C、WC、TaC、NbC、VC等碳化物改善润湿、细化晶粒、提升性能。

目前，TiC基金属陶瓷材料的传统烧结技术包括真空烧结、热压烧结技术以及低压热等静压烧结技术等。真空烧结技术未施加压力，不能为烧结过程中的颗粒重排以及传质致密化提供足够的附加压力。热压烧结技术中的静态机械压力在不能促进颗粒的重排以提升粉体的堆积密度，并且当机械压力施加在烧结后期时，金属粘结相已经融化，机械压力会使粘结相从产品中流出，影响产品的成分均匀性和相关力学性能，影响TiC基相关制品的应用。低压热等静压烧结技术对生产设备要求较高，不利于降低高性能产品的生产成本。

因此，非常有必要开发一种适用于制备TiC基金属陶瓷材料的烧结技术，解决致密化和液相流出这一难题，从而获得结构成分均匀、机械性能优异的高耐磨TiC基金属陶瓷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度高耐磨金属陶瓷的制备方法，旨在解决现有技术中TiC基金属陶瓷材料烧结过程中存在致密度低、成分均匀性差和力学性能不佳的技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种高强度高耐磨金属陶瓷。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

提供一种高强度高耐磨金属陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

S1.球磨处理：准确称量原料，采用球磨法将原料混合均匀，得到混合料；

S2.造粒：采用喷雾造粒法对步骤S1得到的混合料进行造粒，得到造粒料；

S3.第一次烧结处理：将步骤S2的造粒料放入模具并置于烧结炉中，在真空气氛下进行第一次烧结处理，同时施加动态的振荡压力，降温后得到预烧体；

S4.第二次烧结处理：将步骤S3得到的预烧体进行加工成所需形状，然后在真空气氛下进行第二次烧结处理，即得。

进一步地，步骤S1中，所述原料由以下质量分数的组分组成：陶瓷粉末95～98％，有机结合剂2～5％；所述陶瓷粉末的粒径为0.5～2μm。

更进一步地，所述陶瓷粉末包括以下质量分数的各元素：

Ti：40～50wt.％，

C：15～25wt.％，

W：10～15wt.％，

Co：5～10wt.％，

Nb：1～5wt.％，

Ni：5～10wt.％，

Ta：1～3wt.％。

更进一步地，所述有机结合剂为中分子醇。