[发明专利]一种Ti(C,N)基金属陶瓷的新型制备方法

说明书

本发明属于金属陶瓷制备领域，涉及一种Ti(C,N)基金属陶瓷的新型制备方法。所述的制备方法包括以下步骤：a、按比例取纳米氧化钛、纳米碳黑、纳米氧化钨和纳米氧化钴，经过均匀混合后，置于微波烧结炉中进行微波原位合成，制得Ti(C_0.5,N_0.5)‑WC‑Co纳米复合粉末。b、按量取步骤a所制得的Ti(C_0.5,N_0.5)‑WC‑Co纳米复合粉末，采用放电等离子烧结设备进行烧结，最终制得超细或纳米Ti(C,N)基金属陶瓷。该Ti(C,N)基金属陶瓷相对于传统烧结方法制备的Ti(C,N)基金属陶瓷断裂韧性提高35‑66%，硬度（HRA）提高7‑24%，抗弯强度提高35‑83%。本方法将原料经过均匀混合干燥后放置在放电等离子设备中进行烧结，具有反应温度低、时间短、操作工艺简单等特点，所得Ti(C,N)基金属陶瓷组织均匀，无明显孔洞，显著提高了Ti(C,N)基金属陶瓷的综合性能，为高性能Ti(C,N)基金属陶瓷的制备和生产提供了重要参考，适用于工业生产。

技术领域

本发明属于金属陶瓷制备领域，具体涉及一种Ti(C,N)基金属陶瓷的新型制备方法。

背景技术

Ti(C,N)基金属陶瓷因为具有高熔点、高强度、高硬度以及高耐磨性，广泛应用于金属切削刀具、耐磨零件等。过渡族金属Co、Ni等常作为Ti(C,N)基金属陶瓷的粘结相，其中Co对碳化物润湿性较好，因此常用作Ti(C,N)基金属陶瓷的粘结相。随着现代工业的发展，对刀具寿命和切削效率要求越来越高，传统的Ti(C,N)基金属陶瓷已不能满足使用要求。

Ti(C,N)基金属陶瓷内部的碳氮化钛晶粒尺寸、孔隙率的大小、孔洞的均匀分布性等都影响其合金的组织结构和加工性能。Ti(C,N)在高温下晶粒易发生异常长大，导致金属陶瓷内部的孔隙率变大、孔洞分布较广等都影响其合金的组织结构和加工性能。因此，制备Ti(C,N)基金属陶瓷的关键在于烧结过程中Ti(C,N)晶粒长大的抑制，以此提高其硬度和抗弯强度。

抑制剂的运用，使得晶粒的过分长大被阻止，从而使合金的致密度提高。添加复合晶粒长大抑制剂能够获得Ti(C,N)晶粒更加细小且具有突出综合力学性能的金属陶瓷。同时，烧结技术对Ti(C,N)基金属陶瓷的制备有着同样重要的影响。常用的金属陶瓷烧结方法有微波烧结、热等静压烧结、热压烧结和放电等离子烧结。其中，放电等离子烧结由于具有加热均匀，升温速度快，烧结温度低，烧结时间短，生产效率高，产品组织细小均匀，能保持原材料的自然状态，可以得到高致密度的材料等优点，广泛用于金属陶瓷的烧结技术。并且放电等离子烧结技术操作简单、再现性高、安全可靠、节省空间、节省能源及成本低，在纳米材料、复合材料等的制备中显示了极大的优越性，是一项有重要使用价值和广泛前景的烧结新技术。放电等离子快速加压升温烧结技术更加有效地抑制Ti(C,N)晶粒异常长大，缩短烧结时间，提高生产效率及金属陶瓷的综合性能，为工业生产提供方便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，以便更好满足Ti(C,N)基金属陶瓷在金属切削刀具、耐磨零件领域的应用。

本发明的Ti(C,N)基金属陶瓷的新型制备方法包括以下几个步骤：

a、按比例取纳米氧化钛、纳米碳黑、纳米氧化钨、纳米氧化钴，经混合、干燥后，置于微波烧结炉中进行碳热还原，制得Ti(C_0.5,N_0.5)-WC-Co纳米复合粉末；

b、将步骤a所制得的纳米复合粉末，采用放电等离子烧结设备进行烧结，最终制得超细或纳米Ti(C,N)基金属陶瓷。该Ti(C,N)基金属陶瓷相对于传统烧结方法制备的Ti(C,N)基金属陶瓷断裂韧性提高35-66%，硬度（HRA）提高7-24%，抗弯强度提高35-83%，且该Ti(C,N)基金属陶瓷组织均匀，无明显孔洞。