[发明专利]一种具有正梯度环芯相的Ti(C, N)基金属陶瓷及其制备方法

权利要求书

1.一种具有正梯度环芯相的Ti(C,N)基金属陶瓷，其特征在于：所述Ti(C,N)基金属陶瓷的硬质相组织结构为环芯相，所述环芯相由芯相，包覆芯相的内环相，以及包覆内环相的外环相组成；其中外环相较内环相富W/Mo而贫N，且环芯相中W/Mo沿芯相至外环相呈正梯度分布；

所述芯相的成份为Ti(C,N)，内环相为贫W/Mo富N的(Ti,M)(C,N)固溶体，外环相为富W/Mo贫N的(Ti,M)(C,N)固溶体，其中M为W、Mo、Ta、Nb、V、Zr、Hf中的至少一种，且包含W与Mo中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的一种具有正梯度环芯相的Ti(C,N)基金属陶瓷，其特征在于：

所述Ti(C,N)基金属陶瓷的粘结相由钛、含钛的金属间化合物中的至少一种与铁族金属组成，其中钛和钛的金属间化合物在粘结相中质量分数为2～10wt％；

所述钛的金属间化合物选自Ni₃Ti、Co₃Ti中的至少一种；

所述铁族金属选自铁、钴、镍中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种具有正梯度环芯相的Ti(C,N)基金属陶瓷，其特征在于：

所述Ti(C,N)基金属陶瓷，其原料以质量份数计包括下述组分：Ti(C,N)粉40～60份；WC粉15～30份；Mo₂C粉5～20份；其他过渡族金属碳化物粉末0～7份；粘结相粉末5～25份，其他过渡族金属碳化物选自钽﹑铌﹑钒、锆﹑铪中至少一种金属的碳化物中的至少一种。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种具有正梯度环芯相的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一

按设计比例配取Ti(C,N)粉、其他过渡族碳化物粉末，粘结相粉末进行第一次球磨，获得初混料，然后再加入WC粉和/或Mo₂C粉，粘接剂进行第二次球磨，获得混合料；所述WC粉的平均粒径为5～20μm；Mo₂C粉的平均粒径为8～20μm；

步骤二

将混合料干燥、过筛所得筛下物进行压制成型，获得压坯；

步骤三

压坯经脱脂、烧结即得Ti(C,N)基金属陶瓷。

5.根据权利要求4所述的一种具有正梯度环芯相的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：

步骤一中，所述Ti(C,N)粉的平均粒径为0.5～2.5μm，

步骤一中，所述WC粉的平均粒径为5～20μm；Mo₂C粉的平均粒径为10～15μm。

6.根据权利要求4所述的一种具有正梯度环芯相的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：

步骤一中，所述第一次球磨的时间为20～40h，第一次球磨的转速为80～160r/min，球料比为6～15:1。

7.根据权利要求4所述的一种具有正梯度环芯相的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：

步骤一中，所述粘接剂为石蜡，粘接剂的加入量为Ti(C,N)粉、其他过渡族碳化物粉末、粘结相粉末、WC粉、Mo₂C粉质量之和的1～3％；

步骤一中，所述第二次球磨的转速为20～60r/min，球磨的时间为2～20h。

8.根据权利要求4所述的一种具有正梯度环芯相的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：

步骤二中，所述压制成型的压力为100～200MPa，

步骤三中，所述脱脂在真空环境下进行，脱脂的温度为300～500℃，脱脂的时间为2～5h。

9.根据权利要求4所述的一种具有正梯度环芯相的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：

步骤三中，所述烧结的过程为，先在真空环境下，升温至1000～1200℃，保温1～3h，随后通入氮气与氩气的混合气体，控制烧结炉内的气压为1×10³～1×10⁴Pa，同时升温至1250～1350℃，保温1～6h，然后再抽真空至气压为1～100Pa，并以≤10℃/min的速率升温至1430～1500℃，保温时间为1～3h；

所述氮气与氩气的混合气体中，氮气与氩气的流量比为1～3:9～7。