[发明专利]一种无芯-环结构金属陶瓷合金及其制备方法

权利要求书

1.一种无芯-环结构金属陶瓷合金，其特征在于，按重量百分比计，其成分为10～55％Ti(C,N)微米粉末，10～55％(Ti,M)(C,N)微米粉末，10～55％Ti(C,N)亚微米或/和纳米粉末，10～55％(Ti,M)(C,N)亚微米或/和纳米粉末，5～20％WC，0～30％TiC，0～30％TiN，0～20％Co，0～20％Ni，0～10％Cr，0～15％MoC，0～10％TaC/NbC，0～2％VC，0～5％CrC，0～1.2％炭黑；其中，所述(Ti,M)(C,N)微米粉末、(Ti,M)(C,N)亚微米或/和纳米粉末中的M元素为Mo,W,Ta,Nb,Zr,Cr,V固溶体粉末中的任意一种或几种；所述Ti(C,N)、(Ti,M)(C,N)微米粉末与所述Ti(C,N)、(Ti,M)(C,N)亚微米或/和纳米尺度粉末中的C，N均采用C/N原子比7/3、6/4或5/5中的一种。

2.根据权利要求1所述的一种无芯-环结构金属陶瓷合金，其特征在于，按重量百分比计，其成分为15～45％Ti(C,N)，15～45％(Ti,M)(C,N)微米粉末，6～15％Ti(C,N)微米或/和纳米粉末，7～15％(Ti,M)(C,N)亚微米或/和纳米粉末，12～18％WC，0.5～15％TiC，0.5～15％TiN，8～15％Co，3～8％Ni，1～5％Cr，5～12％MoC，2～10％TaC/NbC，0.3～1.0％VC，0.5～1.2％CrC，0.0～1.0％炭黑。

3.一种无芯-环结构金属陶瓷合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)按比例称取权利要求1或2中的原料进行混合，加入研磨介质、分散剂及成型剂，混合均匀后得到预备原料；(2)将预备原料装入球磨机的研磨硬质合金球磨罐内，进行球磨得到混合物料；(3)将混合物料过150～250目滤筛或喷雾制粒；(4)将过筛后的混合物料直接装入模具中压制成坯料；(5)先将模压成型的坯料装入高真空脱脂正压烧结急速冷却炉内，抽出炉体内气体使其呈真空，真空度不超过15Pa，再启动烧结炉电源，并依次进入加热脱脂阶段、固相烧结阶段、液相烧结阶段以及急速冷却阶段，然后出炉取出金属陶瓷合金。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中研磨介质为已烷或无水乙醇，其占加入总量的质量分数为0.5～1.8％；所述分散剂为十二烷基苯璜酸、硬质酸或乙索敏，其质量分数为0.1～0.5％；所述成型剂是汽油和橡胶、石蜡、聚乙烯醇、合成橡胶、乙二醇或SBS中一种或几种为溶质，其质量分数为2～5％。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的球磨机为滚动型球磨机或行星式球磨机，所述硬质合金球的球径为6.25～10mm，球料比为8～15:l；所述球磨机的球磨转速为70～120转/分钟，球磨时间为48～144h。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，模具中的压力为150～450MPa，保压时间为15～300s。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述加热脱脂过程中按预热、通入气体、升温、保温控温工序进行，加热真空脱脂温度升温至450～800℃，然后保温50～100min。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述固相烧结阶段中加热温度由450～800℃升温至1280～1350℃，加热速率不超过5℃/min，在烧结温度达到850～950℃、1220～1280℃和1280～1350℃各自范围的某一温度时分别保温45～90min。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述固相烧结阶段完成后进入液相烧结阶段时，以2～5℃/min的升温速率将温度升高至1430～1470℃，液相烧结阶段的保温时间为45～90min，同时通入1～10MPa的氩气气体，氩气气体纯度大于99.995％。

10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述液相烧结阶段完成后进入急速冷却阶段，先将温度缓慢冷却到1200℃，充入氩气作为冷却介质进行急速冷却直至室温，氩气气体纯度大于99.995％，其冷却速率大于35℃/min达到室温。