[发明专利]一种粘结相双强化的金属陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种粘结相双强化的金属陶瓷材料及其制备方法，按照质量百分数，由添加相：0～45％，粘结相：10～50％，余量为硬质相组成，各组分重量百分比之和为100％；其中：添加相为WC、(Ti,W)C、Mo、Mo₂C、TaC、NbC、Cr、Cr₃C₂、VC中的一种或多种；所述粘结相为Ni‑Cu‑Al或者Ni‑Cu‑Al‑Co，Al以AlB₂粉的形式添加，其它金属组份以金属单质的形式添加；所述硬质相为TiC、TiN和Ti(C,N)中的一种或多种。本发明采用Ni₃Al沉淀强化和Ni‑Cu固溶强化双强化粘结相，能制备得到一种高红硬性、耐磨损、抗氧化性、耐腐蚀，高强度的金属陶瓷材料，优异的高温性能，特别适合高速切削领域。

技术领域

本发明属于陶瓷相与金属相组成的复合材料技术领域，具体涉及一种粘结相双强化的金属陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

Ti基金属陶瓷材料具有较高的红硬性、耐磨性以及较好的抗氧化能力，是用来制作高速高效切屑刀具的理想候选材料，但是其强韧性不足，制约了其推广应用。

中国专利CN107345284A通过引入Ni-Cu无限互溶连续固溶体，达到固溶强化的设计思路，其规定Cu含量÷(Ni+Co)含量≤1，Co含量≤Ni含量，保证粘结相对硬质相的润湿性，制备了一种生产成本低、密度小、强韧性好、耐磨性和耐腐蚀性能优越，且可大规模生产的金属陶瓷材料。目前，硬质合金硬质相一般为WC，粘结相一般为Co，Co虽然在韧性等方面有着明显的优势，但其耐磨性、红硬性和抗氧化性等方面则不足。金属间化合物Ni₃Al，具有一系列优异的力学性能，尤其是耐高温、抗氧化、耐腐蚀以及良好的抗疲劳，很高的比强度等独特的性能，同时金属间化合物Ni₃Al的屈服强度在峰值温度以下，具有正温度效应，兼之其对WC的润湿性与钴相当，从而使金属间化合物Ni₃Al成为了一种新的具有潜力的粘结相。但是Ni与Al反应生成Ni₃Al的反应过程比较激烈，使得生成Ni₃Al尺寸较大，从而导致最终产品的脆性。

发明内容

本发明在CN107345284A专利的基础上，进一步引入Ni₃Al沉淀强化，提供了一种Ni-Cu固溶强化以及Ni₃Al沉淀强化的粘结相双强化的金属陶瓷材料及其制备方法，本发明制备得到的金属陶瓷材料具有高强度、高耐磨性、抗氧化和耐腐蚀性的特征。

本发明这种粘结相双强化的金属陶瓷材料，按照质量百分数，由添加相：0～45％，粘结相：10～50％，余量为硬质相组成，各组分重量百分比之和为100％；

其中：添加相为WC、(Ti,W)C、Mo、Mo₂C、TaC、NbC、Cr、Cr₃C₂、VC中的一种或多种；所述粘结相为Ni-Cu-Al或者Ni-Cu-Al-Co，Al以AlB₂粉的形式添加，其它金属组份以金属单质的形式添加；所述硬质相为TiC、TiN和Ti(C,N)中的一种或多种。

优选的，所述的粘结相双强化的金属陶瓷材料，按照质量百分数，由添加相：15～40％，粘结相：12～30％，余量为硬质相组成，各组分重量百分比之和为100％。

优选的，所述的粘结相中，Al在粘结相中的质量百分数≤10％。

优选的，所述的粘结相中，Ni-Cu-Al-Co的原料的比例为(10～20):(5～19):(0.5～1.5):(0～10)。

本发明这种粘结相双强化的金属陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将添加相、粘结相和硬质相的各种原料按照配比进行称料，配入成型剂，然后放入球磨机进行湿磨；