[发明专利]一种具有高硬度和高韧性的金属陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明属于切削刀具技术领域，公开了一种具有高硬度和高韧性的金属陶瓷及其制备方法和应用。所述金属陶瓷是将TiC_0.5N_0.5、WC、Ni、Co、Mo和NbC球磨后得混合粉末，经干燥后再混合粉末中加入聚乙烯醇粉末成型剂进行造粒，成型后在1525～1575℃烧结并保温2.5～4.5h制得；所述TiC_0.5N_0.5、WC、Ni、Co、Mo和NbC的质量比为(60～70)：(5～15)：7：7：6：5。本发明的金属陶瓷具有高硬度和高强度，可以应用在刀具切削领域中。

技术领域

本发明属于切削刀具技术领域，更具体地，涉及一种具有高硬度和高韧性的金属陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

Ti(C,N)基金属陶瓷因具有高强度、高硬度、耐高温、耐酸碱、耐磨损等优良性能而被广泛应用于刀具、模具等。在高温切削加工时，金属陶瓷刀具不但具有优良的抗粘附性和热稳定性，还拥有比硬质合金刀具更好的高温红硬性、耐磨性和抗氧化性，并且具有自润滑性能。在日本，金属陶瓷刀具的应用占全部刀具的35％以上，欧美等国也达到20％以上，而在我国，金属陶瓷刀具和陶瓷刀具主要依靠进口，金属陶瓷刀具的使用量仅占刀具总量的3％。由此可见，我国金属陶瓷刀具的研发与生产应用远远落后于发达国家。为实现把我国建设成为全球制造业强国的梦想，必须加快我国金属陶瓷刀具研发、生产与推广应用，以改善加工业的加工精度和产品表面光洁度，提高加工业的加工效率，保证制造业零部件的高质量，全面提高我国制造业水平。虽然Ti(C,N)基金属陶瓷刀具比传统的硬质合金刀具有更好的高温红硬性、耐磨性和抗氧化性，但是冲击韧性、断裂强度较差及高温强度不够是其致命的缺点。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明首要目的在于提供一种具有高硬度和高韧性的金属陶瓷。

本发明的另一目的在于提供上述具有高硬度和高韧性的陶瓷的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述具有高硬度和高韧性的陶瓷的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种具有高硬度和高韧性的金属陶瓷，所述金属陶瓷是将TiC_0.5N_0.5、WC、Ni、Co、Mo和NbC球磨后得混合粉末，经干燥后再将混合粉末加入聚乙烯醇粉末成型剂进行造粒，成型后在1525～1575℃烧结并保温制得；所述TiC_0.5N_0.5、WC、Ni、Co、Mo和NbC的质量比为(60～70)：(5～15)：7：7：6：5。

优选地，所述TiC_0.5N_0.5的粒径为100～150nm，所述WC、Ni、Co、Mo和NbC的粒径为1～5μm。

优选地，所述保温的时间为2.5～4.5h。

优选地，所述混合粉末和聚乙烯醇的质量比为1：(1.5～3)。

所述的具有高硬度和高韧性的金属陶瓷的制备方法，包括如下具体步骤：

S1.将TiC_0.5N_0.5，WC，Ni，Co，Mo和NbC进行配粉，将WC-C硬质合金球，再加入无水乙醇，对混合粉末进行球磨24～48h；

S2.将混合粉末放在55～100℃进行干燥处理；

S3.在混合粉末中加入聚乙烯醇粉末成型剂进行造粒，在压力为240～300MPa，保压下压制成毛坯；

S4.将毛坯烘干后再放入真空炉中，在温度1525～1575℃进行烧结，制成具有高硬度和高韧性的金属陶瓷。

优选地，步骤S1中所述WC-C硬质合金球的直径为10～15mm；所述球磨的时间为24～48h。