[发明专利]一种固溶型(Ti;Mo;Ta;Me)(C;N)纳米粉末及其制备方法

说明书

本发明提供一种固溶型(Ti,Mo,Ta,Me)(C,N)纳米粉末及其制备方法，涉及复合材料技术领域。制备方法为：各元素的氧化物作为原料，以炭黑作为还原剂和碳化剂。然后以水或酒精为球磨介质，在200～300r/min条件下球磨1～4h得到浆料，浆料经干燥、制粒得到混合料。最后将混合料转入真空反应装置中，通过程序升温体系升温至最终反应温度1350～1500℃，在N₂气氛下反应2.5～4h制得固溶型纳米粉末。制得的固溶型纳米粉末为单一相，粒度为150～300nm。通过对各项参数的调控以及工序的控制，得到的产品固溶完全，粒径达到纳米级别，生产成本低，工艺简单，适用于工业化规模生产。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，且特别涉及一种固溶型 (Ti,Mo,Ta,Me)(C,N)纳米粉末及其制备方法。

背景技术

Ti(C,N)基金属陶瓷具有较高的硬度、耐磨性、红硬性，同时具备优异的高温性能和化学稳定性。作为刀具基材，金属陶瓷因其良好的加工性能被广泛应用于钢类等材料的精加工，对比传统硬质合金刀具，其较高的硬度及化学稳定性使其能够实现高速加工，提高加工效率，且被加工工件具有良好的表面光洁度。但是，然而金属陶瓷相对较低的强度和断裂韧性极大地限制了它的应用。

近年来，研究者针对Ti(C,N)基金属陶瓷的性能提升进行了大量的研究，细化粉末粒度以及原料的预先固溶化可以实现对金属陶瓷的强韧化，不难看出原料的预先固溶化已成为金属陶瓷发展的必然趋势，纳米级的预先固溶化粉末的制备成为高性能金属陶瓷生产所必需的原材料。

发明人研究发现，在现有的固溶体粉末粉末的方法中，仍体现出无法克服一些金属碳化物如TaC在热力学上难固溶的现状，固溶体粉末中仍存在TaC或NbC单相，致使产品相成分不纯。而通过提高固溶反应温度的方法也必然会导致产品的粒度粗大难以细化，难以达到纳米级的固溶体粉末，极大影响了产品的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固溶型(Ti,Mo,Ta,Me)(C,N)纳米粉末的制备方法，此制备方法简单，各项参数容易控制，生产成本低廉，适用于工业化大规模生产。

本发明的另一目的在于提供一种固溶型(Ti,Mo,Ta,Me)(C,N)纳米粉末，以金属氧化物为原料，制得的产品粒度均匀，固溶完全，性能优异。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种固溶型(Ti,Mo,Ta,Me)(C,N)纳米粉末的制备方法，包括以下步骤：

配料：根据固溶体的成分组成，备取Ti、Mo、Ta和Me元素的氧化物作为原料，以炭黑作为还原剂和碳化剂，其中，Me元素选自 Mo、Nb、Zr中的一种或多种。

预处理：以水或酒精为球磨介质，在200～300r/min条件下球磨 1～4h得到浆料，浆料经干燥、制粒得到混合料。

固溶体粉末制备：将混合料转入真空反应装置中，通过程序升温体系升温至最终反应温度1350～1500℃，在N₂气氛下反应2.5～4h 制得固溶型纳米粉末。

本发明提出一种固溶型(Ti,Mo,Ta,Me)(C,N)纳米粉末，其根据上述的制备方法制备得到，制得的固溶型纳米粉末为单一相，粒度为 150～300nm。

本发明实施例的固溶型(Ti,Mo,Ta,Me)(C,N)纳米粉末及制备方法的有益效果是：

本发明以Ti、Mo、Ta、Me(Me为W、Nb、Zr中的一种或多种)元素的氧化物作为原料制备固溶型(Ti,Mo,Ta,Me)(C,N)纳米粉末， Mo、Ta、Me等元素的加入，形成多元复合粉末，实现了纳米级产品的制备，能够有效提高金属陶瓷的强度、硬度、抗弯强度，改善断裂韧性等。