[发明专利]Ti(C，N)基金属陶瓷及用于制备其的制备方法

说明书

本发明公开了一种Ti(C，N)基金属陶瓷，其以Ti(C，N)、TiC、WC、TaNbC、Mo2C和Cr3C2为硬质相，以Co、Ni为粘结相，以Co‑Rh‑Os中间合金为添加剂；Ti(C，N)基金属陶瓷材料的组成组分以重量百分数为计为：Ti(C，N)为45~60%，TiC为1~5%，WC为12~18%，TaNbC为6~12%，Mo2C为5~12%，Cr3C2为0.3~1%，Co为6~11%，Ni为3~8%，中间合金为1~5%。

技术领域

本发明涉及粉末冶金领域，具体涉及一种Ti(C，N)基金属陶瓷及用于制备其的制备方法。

背景技术

金属陶瓷是一种由金属或合金同一种或多种陶瓷相所组成的非均质复合材料，且在制备温度下，金属相与陶瓷相间溶解度是很小的。在工程领域，为区分硬质合金、钢结合金等，仅将陶瓷相主要为TiC或Ti(C，N)的复合材料称之为金属陶瓷。与传统硬质合金相比，Ti(C，N)基金属陶瓷不仅具有密度低、硬度高、化学稳定性、抗氧化性好和抗蠕变性能优良等特点，还有着对钢的摩擦系数小、能抗切削粘结以及理想的抗月牙洼磨损能力等优点，加之Ti(C，N)基金属陶瓷刀片高的切削刃强度和锐度，所加工工件具有良好的表面质量，特别适合近净成形技术和薄壁件的加工。此外，由于Ti(C，N)基金属陶瓷比重小、高温力学性能和耐酸碱腐蚀性能优异，还可应用于航空航天喷气发动机、涡轮发动机等领域，以及石油、采矿等工业中易磨损腐蚀部件，如活塞环、油路管道油嘴、热喷嘴、密封环等。

但就使用性能来讲，Ti(C，N)基金属陶瓷尚存在强度和韧性不足的弱点，这一弱点不仅影响其使用寿命，而且也使它的使用范围受到限制。因此如何提高Ti(C，N)基金属陶瓷的强韧性就成为材料工作者所关注的问题。而Ti(C，N)基金属陶瓷的耐磨性和韧性之间相互矛盾，而非均匀结构材料可以两者兼顾，使材料的成分和显微组织结构呈阶梯分布，在表层形成硬质相富集区，而在组织内部形成粘结相富集区。用物理涂层或化学涂层的方法在基体材料表面生成耐磨涂层是常用方法之一，但此类方法制备材料的表面与基体之间在成分和微观结构等都存在明显界面，两者的热膨胀系数亦存在区别，因此表面硬化层容易产生裂纹，甚至脱落。

综上可知，现需提供一种梯度结构的高强韧性Ti(C，N)基金属陶瓷的Ti(C，N)基金属陶瓷及用于制备其的制备方法。

发明内容

为此，本发明提供了一种Ti(C，N)基金属陶瓷，其以Ti(C，N)、TiC、WC、TaNbC、Mo2C和Cr3C2为硬质相，以Co、Ni为粘结相，以Co-Rh-Os中间合金为添加剂；Ti(C，N)基金属陶瓷材料的组成组分以重量百分数为计为：

所述中间合金的组成组分以重量百分数为计为：

Rh 10～30％，

Os 5～15％，

Co 55～75％。

在上述基础上，提供一种上述用于制备Ti(C，N)基金属陶瓷的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一、制备中间合金粉末；

步骤二、将Ti(C，N)粉、TiC粉、WC粉、TaNbC粉、Mo2C粉、Cr3C2粉、Co粉、Ni粉，以及步骤一制得的中间合金粉末按重量百分比进行配料；

步骤三、将所述步骤二配料所得的原料添加成型剂后球磨混合均匀，并喷雾干燥制粒；

步骤四、将所述步骤三得到的混合料模压成型，获得Ti(C，N)基金属陶瓷压坯；

步骤五、将所述步骤四得到的Ti(C，N)基金属陶瓷压坯进行气氛烧结，获得Ti(C，N)基金属陶瓷。