[发明专利]TiC-合金钢复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种TiC‑合金钢复合材料及其制备方法。该TiC‑合金钢复合材料包括陶瓷相和金属相；所述陶瓷相与金属相的质量比为30‑50:50‑70；所述陶瓷相包括以下质量百分比的组分：TiC 80‑95％、ZrC 1‑5％、NbC 1‑5％、VC 1‑5％和Cr₃C₂ 1‑5％；所述金属相包括以下质量百分比的组分：Cr 2‑15％、Ni 2‑10％、Co 2‑8％、Cu 0.5‑3％、Ti 0.5‑3％、Mo 1‑4％、C 0.6‑3％、稀土元素0.1‑0.5％和Fe 53.5‑91.3％。本发明的TiC‑合金钢复合材料具有高硬度、高强度的特点，同时耐磨性和耐蚀性优异。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，特别是涉及TiC-合金钢复合材料及其制备方法。

背景技术

陶瓷-金属复合材料因其可以综合陶瓷的高硬度和金属的高强韧性，在工模具及耐磨件领域有很好的应用前景。陶瓷-金属复合材料中有一类是以WC、TiC作为陶瓷相，以合金钢作为金属相而构成的复合材料，被称之为金属陶瓷，或钢结硬质合金。钢结硬质合金的性能介于高速钢和普通WC-Co合金之间，填补了这两种材料之间的空白。当以钢为粘结相时，制备得到的复合材料可具备热处理性以及热处理后可加工性，使得陶瓷-金属复合材料的用途大大扩展。

然而，除了对复合材料硬度和韧性的要求，在现实需求中对陶瓷-金属复合材料的耐磨和耐蚀性也提出了新的要求，国内外现有的产品仍然未能实现良好的耐磨和耐蚀性能。

发明内容

基于此，本发明的目的之一是提供一种TiC-合金钢复合材料，其具有高硬度、高强度的特点，同时耐磨性和耐蚀性优异。

具体技术方案如下：

一种TiC-合金钢复合材料，包括陶瓷相和金属相；

所述陶瓷相与金属相的质量比为30-50:50-70；

所述陶瓷相包括以下质量百分比的组分：TiC 80-95％、ZrC 1-5％、NbC 1-5％、VC1-5％和Cr₃C₂1-5％；

所述金属相包括以下质量百分比的组分：Cr 2-15％、Ni 2-10％、Co 2-8％、Cu0.5-3％、Ti 0.5-3％、Mo 1-4％、C 0.6-3％、稀土元素0.1-0.5％和Fe 53.5-91.3％。本发明的另一目的是提供一种上述TiC-合金钢复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

(1)将所述陶瓷相的组分与湿磨介质、分散剂混合，球磨；

(2)球磨后加入所述金属相的组分和粘结剂、分散剂，继续球磨，得混合浆；

(3)将混合浆干燥、造粒，得到混合料；

(4)将混合料压制成形，再烧结、退火、淬火和回火。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过选择合适的陶瓷相和金属相组分，结合优选的配比，在所有组分的作用下，制备得到了高硬度、高强度、高耐磨性和高耐蚀性的陶瓷-金属复合材料。陶瓷相中，本发明选择添加ZrC、NbC、VC、Cr₃C₂与TiC配合，对复合材料的强度、硬度和耐磨性起到了提升作用。其中，ZrC、NbC扩散于TiC中，起到了强化TiC的作用；而VC、Cr₃C₂可以进一步提高金属相的耐磨性。金属相中，Cr、Ni、Co、Cu相配合可以提高复合材料的耐酸碱盐腐蚀性能以及提高耐温性能；进一步通过与碳的配合，可以提高金属相的强韧性。稀土元素的添加，可以细化晶粒，提高材料综合性能。同时，本发明在金属相中加Ti减轻TiC溶解析出，使TiC晶粒细化，进一步起到提高复合材料强韧性的作用。

具体实施方式