[发明专利]一种具有芯-环结构的(W,Ti)(C,N)基金属陶瓷材料及其原位合成方法

权利要求书

1.一种具有芯-环结构的(W,Ti)(C,N)基金属陶瓷材料，其特征在于，所述的金属陶瓷材料由白芯灰环结构颗粒、黑芯灰环结构颗粒及Co粘结相组成，所述的金属陶瓷材料的原料组分及各组分的重量百分数为：Co粉10wt.%～14wt.%、W粉9.39wt.%～14.08wt.%、Ti粉27.15wt.%～30.69wt.%、TiN粉 35.07wt.%～39.64wt.%、炭黑 9.71wt.%～10.28wt.%；

所述的具有芯-环结构的(W,Ti)(C,N)基金属陶瓷材料的原位合成方法，包括如下步骤：

S1：按照上述的重量百分数称取各组分原料；

S2：将步骤S1称取的各组分原料浸入介质中进行湿式球磨，得到Co-Ti-TiN-C-W混合粉末料浆；

S3：将步骤S2湿式球磨得到的Co-Ti-TiN-C-W混合粉末料浆干燥，得到Co-Ti-TiN-C-W混合粉末；

S4：将步骤S3制备得到的Co-Ti-TiN-C-W混合粉末依次经干式球磨、筛分，得到粒径尺寸≤90μm的Co-Ti-TiN-C-W混合原料粉末；

S5：将步骤S4制备的Co-Ti-TiN-C-W混合原料粉末置于石墨模具中，5MPa压力下冷压5min以上，得到Co-Ti-TiN-C-W混合原料粉末压坯；

S6：将步骤S5制备得到的Co-Ti-TiN-C-W混合原料粉末压坯置于真空热压烧结炉中烧结，施加34MPa的压力，以10~20℃/min的升温速率加热到1400℃~1450℃，保温40min后随炉冷却，得到具有芯-环结构的(W,Ti)(C,N)基金属陶瓷材料。

2.如权利要求1所述的具有芯-环结构的(W,Ti)(C,N)基金属陶瓷材料，其特征在于，所述的金属陶瓷材料中：白芯灰环结构颗粒的平均粒径≤400nm，黑芯灰环结构颗粒的平均粒径≤1000nm。

3.如权利要求1所述的具有芯-环结构的(W,Ti)(C,N)基金属陶瓷材料，其特征在于，所述的金属陶瓷材料的原料组分中：Co粉纯度99.9%，W粉纯度99.9%，Ti粉纯度99.9%，TiN粉纯度99.9%、粒径≤300nm，炭黑纯度99.9%、粒径100nm。

4.如权利要求1~3任一项所述的具有芯-环结构的(W,Ti)(C,N)基金属陶瓷材料，其特征在于，所述的金属陶瓷材料中，白芯灰环结构颗粒和黑芯灰环结构颗粒均含有W、Ti、C、N四种元素。

5.如权利要求1所述的具有芯-环结构的(W,Ti)(C,N)基金属陶瓷材料，其特征在于，所述的步骤S2具体操作为：将步骤S1称量好的Co粉、W粉、Ti粉、TiN粉、炭黑，浸入无水乙醇中，用球磨机混合14～18h，得到Co-Ti-TiN-C-W混合粉末料浆，所用的磨球为ZrO₂磨球，球料质量比为10:1，其中50%重量的ZrO₂磨球直径为10mm，50%重量的ZrO₂磨球直径为5mm，球磨机的转速为70～100rpm。

6.如权利要求1所述的具有芯-环结构的(W,Ti)(C,N)基金属陶瓷材料，其特征在于，所述的步骤S3具体操作为：将步骤S2球磨得到的Co-Ti-TiN-C-W混合粉末料浆置于鼓风干燥箱中，加热至90~100℃保温5~6h，得Co-Ti-TiN-C-W混合粉末。

7.如权利要求1所述的具有芯-环结构的(W,Ti)(C,N)基金属陶瓷材料，其特征在于，所述的步骤S4中，干式球磨具体操作为：将步骤S3制备得到的Co-Ti-TiN-C-W混合粉末置于行星球磨机中研磨30～40min，所用的磨球为硬质合金磨球，磨球的直径为10mm，球料质量比为20:1，行星球磨机的转速为70～100rpm。