[发明专利]一种高强韧性无磁Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开了一种高强韧性无磁Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，包括以下步骤：首先以TiO₂粉、W粉和活性炭粉为原料进行配料，采用高能球磨处理，得到中间反应产物；随后以所得中间反应产物、TiN粉、Ni粉、Mo粉、Ti₂AlN粉以及AlN粉为原料，配制成分质量份数为：Ti：24.0～30.3，O：11.5～16.1，C：14.0～19.3，N：1.9～2.3，Ni：18～32，Mo：10.0～11.1，W：4.0～4.5，Al：0.4～0.6的混合料；再经过添加成型剂、压制成型、成型剂脱除和烧结，得到高强韧性无磁Ti(C,N)基金属陶瓷，烧结后的金属陶瓷不仅室温无磁性，且具有较高的强韧性，综合性能优良，对生产设备无特殊要求，节约能耗，有利于工业推广应用。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种高强韧性无磁Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法。

背景技术

在现代工业生产中，磁性材料的应用广泛，已逐渐成为国防军工、仪器制造、通信等领域的重要材料之一。对于磁性材料的生产，使用耐磨性好且磁性较弱或无磁性的模具成形或刀具加工，可以提高磁性工件的表面质量和尺寸精度，减小成形过程中的阻力，提高生产效率。

Ti(C,N)基金属陶瓷具有高的硬度、耐磨性、红硬性，同时化学稳定性强与金属间的摩擦系数低、耐蚀性好，已广泛应用于工模具行业。目前常用的金属陶瓷一般以Ni或Ni+Co作为粘结相，在通常情况下均呈铁磁性。为了制备室温下无磁的Ti(C,N)基金属陶瓷，以满足磁性材料成形和加工的需求，已有一些研究人员进行过相应的研究。中国专利CN101890476A公布了“一种无磁金属陶瓷模具及制备方法”，首先采用高能球磨对Ni粉、W粉、Cr粉和Mo粉末进行预固溶处理，并以(W,Ti,Ta,Nb)(C,N)固溶体粉末为原料与高能球磨后的固溶体配制成混合料，经烧结后最终生成相中硬质相为(W,Ti,Ta,Nb)(C,N)，粘结相为Ni-W-Cr-Mo固溶体的无磁金属陶瓷。中国专利CN103710603A公布了“无磁梯度结构Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法”，该方法以TiC、TiN、Ni、Mo₂C、WC、Cr₃C₂、TaC、NbC为原料经球磨混料、模压成型、真空脱脂、真空烧结等步骤，并通过高温等静压表面氮化处理，使得制备出的金属陶瓷具有梯度结构，且耐磨性和抗冲击性优异。中国专利CN106011581A公布了“一种含钒无磁Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法”，该方法通过添加微量VC，使得经烧结后的金属陶瓷最终生成相由(Ti,Mo,V)(C,N)硬质相和Ni-Mo-Ti-V固溶体粘结相组成，室温具备无磁特性。但上述专利所提供的技术方法，均需使所制备Ti(C,N)基金属陶瓷的金属粘结相中固溶大量Mo、W、V、Ti等合金元素，使上述合金元素的固溶量超过临界值，将金属粘结相的居里温度降至室温以下，从而使金属陶瓷实现室温无磁。但是金属粘结相中固溶大量的W、Mo、V、Ti等合金元素，在使金属陶瓷获得室温无磁性的同时会大幅度降低材料的韧性。因此，有必要研发室温无磁且强韧性较高的金属陶瓷。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种高强韧性无磁Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，解决了现有Ti(C,N)基金属陶瓷在获得室温无磁性的同时会大幅度降低材料的韧性的问题。

技术方案：本发明一种高强韧性无磁Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备中间反应产物：以TiO₂粉、W粉和活性炭粉为原料进行配料，其成分质量份数为：Ti：17.5～24.3，O：11.5～16.1，C：13.5～18.6，W：4.0～4.5，采用高能球磨处理，得到中间反应产物；