[发明专利]碳化钒钛基金属陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及碳化钒钛基金属陶瓷及其制备方法，属于金属陶瓷技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种低粘结相的碳化钒钛基金属陶瓷。本发明碳化钒钛基金属陶瓷，由以下重量百分比的组分压制成型后，真空烧结而成：(Co+Ni)＝10％～15％，Co和Ni的摩尔比≤1/4。0＜Mo₂C≤3wt％，0＜WC≤3wt％，其余为(Ti,V)C。本发明碳化钒钛基金属陶瓷的硬度均匀，能够保持较好韧性的同时具有高的硬度，为高硬度低粘结相且不含氮的钛系硬质合金研发提供了新的途径。

技术领域

本发明涉及碳化钒钛基金属陶瓷及其制备方法，属于金属陶瓷技术领域。

背景技术

金属陶瓷是由陶瓷硬质相与金属或合金粘结相组成的结构材料。目前，研究较为热门的金属陶瓷为(Ti,V)(C,N)基，其中，N起着阻止晶粒长大的作用，N的加入均是在制粉阶段加入，其加入方式有气相渗入N₂，固相加入则是以TiN、Ti(C,N)、V(C,N)等形式与(Ti,V)C混均，在后续的真空烧结过程中，TiN或Ti(C,N)或V(C,N)与(Ti,V)C形成(Ti,V)(C,N)基硬质合金。因为N不会溶解进入粘结相中，所以在真空烧结时，N原子之间会结合成N₂逸出。以气相渗入的N最易形成N₂逸出，以TiN形式加入的，N的逸出有所缓解，而以Ti(C,N)或V(C,N)形工加入的，N的逸出更少一些，但无论以何种形式加入，都不可避免有N的逸出，N的逸出后会形成晶格空位缺陷，降低硬质合金的硬度和其它性能。解决N的逸出，一般从两个方面入手，一是严格控制真空度，真空度不易太高，否则会造成N的大量N的逸出，真空度过低，炉内残存的空气会造成硬质合金表面氧化。二是采用加压烧结技术，即在一定隋性气体气体压力下烧结，形成大于N₂的蒸气压的外部压力来阻止N的逸出。第一种方法使得生产过程控制难度大，不易准确控制真空度，第二种方法则使生产成本增高。对于Ti(C,N)基硬质合金也有类似问题。

在现行(Ti,V)C和(Ti,V)(C,N)基硬质合金中，粘结剂(Co和Ni)的加入量较高(一般在15％～20％)，在烧结过程中因基体元素Ti、V、或添加剂WC、Mo等溶入粘结相，会使粘结剂的体积增大，当添加剂溶入粘结相过饱和后，还会从粘结相中析出新相。无论何种情况，均表现出液相粘度增大，粘结剂在烧结过程中的流动性变差，致使粘结相在基体颗粒之间分布不均匀，在微观上表现出硬质合金各部份硬度不均匀或各向异性。

发明内容

针对以上缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种低粘结相的、不含N的碳化钒钛基金属陶瓷。

本发明碳化钒钛基金属陶瓷不添加N元素，在烧结过程中，避免了N的逸出形成晶格空位缺陷。本发明中的总碳为(Ti,V)C、Mo₂C、WC中的化合碳和游离碳的总和。本发明碳化钒钛基金属陶瓷中的Ti、V以及总碳含量均按原料配比中的Ti、V以及总碳含量计。

本发明碳化钒钛基金属陶瓷，由以下重量百分比的组分压制成型后，真空烧结而成：(Co+Ni)＝10％～15％，0＜Mo₂C≤3wt％，0＜WC≤3wt％，其余为(Ti,V)C；且该碳化钒钛基金属陶瓷中，Ti的重量百分含量为59.01％～71.60％，V的重量百分含量为0.40％～4.05％，总碳的重量百分含量为16.11％～18.29％；且Co和Ni的摩尔比小于或等于1/4。

优选的，本发明碳化钒钛基金属陶瓷中，Ti的重量百分含量为60％～63.2％，V的重量百分含量为3.23％～4.05％，总碳的重量百分含量为16.27％～17.3％。

优选的，本发明碳化钒钛基金属陶瓷的抗弯强度为1200～1500MPa；硬度为HRA91～HRA93。

优选的，压制成型的压力为18～25MPa。作为优选方案，压制成型的压力为20MPa。

优选的，真空烧结的烧结温度为1400～1450℃，保温时间为20～60min。