[发明专利]一种TiN-Mo2

说明书

本发明公开了一种Mo₂C结合的TiNx复合材料及其制备方法，材料的化学成分的体积百分比为：10～40％的Mo₂C粉，其余为TiNx，0.3≤x≤0.9或x＝1.1～1.3。其制备方法包括如下步骤：S1：制备150nm以细的TiNx；S2：制备150nm以细的Mo₂C；S3：混料、预压、放电等离子烧结制得制得Mo₂C结合的TiNx复合材料。本发明利用TiNx中的空位能降低烧结温度，提高其硬度及断裂韧性，解决了过渡族碳化物较难烧结的问题，并通过SPS烧结，获得硬度更高的TiN‑Mo₂C复合材料。

技术领域

本发明涉及本发明属于复合材料技术领域，具体地说是一种TiN-Mo₂C复合 材料及其制备方法。

背景技术

TiNx是一种组成范围较宽的缺位式固溶体，其N原子组成范围可以在一定 范围内变化，数值可以为x＝0.26～1.16。TiNx中N原子数目高于Ti原子数目时， N含量高而Ti低，则为Ti缺位式固溶体，此时TiNx主要表现出共价化合物的 性质，这就导致TiNx的性质不同于化学计量比化合物TiN[陈玉清,粱忠友.非 化学计量与固溶体的概念及进展[J].陶瓷学报,1998,19(2):115-118.]，TiN粉体 是制备TiN陶瓷及相关复合材料的原料在许多场合下可成功地取代硬质合金， 填补了硬质合金与陶瓷之间的空白。现代的Ti(C,N)基金属陶瓷主要由硬质相 TiC+TiN/Ti(C_x,N_1-x)、粘接相Ni/Co/Ni+Co，再添加一些第二相碳化物粒子，如TiC、Mo₂C、WC、TaC、NbC、VC、ZrC、Cr₃C₂等组成。它适合于铸铁、普 通钢、高度钢的高速切削和干式切削,使用性能优于硬质合金和涂层硬质合金刀 具，但是强韧性不足[章晓波,刘宁,陈焱,et al.纳米TiN改性Ti(C,N)基金属 陶瓷的组织和性能[J].中国有色金属学报,2008(7):1280-1285.]。只要改变第二相 碳化物粒子的种类和数量，就可以改善陶瓷体系的烧结性、耐磨性和机械性能 [Ning Liu,Sheng Chao,Xinming Huang.Effects of TiC/TiN addition on the microstructure and mechanical properties of ultra-finegrade Ti(C,N)-Ni cermets[J]. Journal of the European Ceramic Society,2006,(26)：3861-3870]。Mo或Mo2C的 存在大大提高了Ti(C,N)基金属陶瓷烧结体断裂韧性，降低了晶粒的生长速率并 获得良好的显微组织，经常用做改善金属陶瓷和硬质合金力学性能的添加物 [LIU C,LIN N,HE Y H.Influence of Mo₂C and TaC additions on themicrostructure and mechanical properties of Ti(C,N)-based cermets[J].CeramicsInternational,2016, 42(2):3569-3574.]。

近年来出现的“纳米技术”，特别是通过纳米添加对传统材料进行改性,为金 属陶瓷刀具的增韧提供了新的途径，纳米复合金属陶瓷通过添加一定量纳米粉 和晶粒长大抑止剂在真空烧结条件下就可得到组织致密、晶粒细小的烧结体， 从而使其力学性能得到大幅度提高。如何制备出颗粒大小及形貌适宜、粒径分 布范围窄、杂质含量尽可能少的TiN粉体一直是研究的主要方向。此外，采用 和Mo₂C粉末复合烧结的TiN为非化学计量比TiNx，结构中由于存在大量空位， 在烧结中具有促进扩散和减低烧结温度的作用，使得在较低的温度下就能获得 致密化程度较高性能较好的烧结体。

发明内容