[发明专利]一种高弹性模量的金属陶瓷材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高弹性模量的金属陶瓷材料，其特征在于：所述材料组成相由第1硬质相、第2硬质相、第3硬质相和粘接相组成，所述第1硬质相为碳化钨相，所述第2硬质相为W、Ti的复合碳化物相WTiC_x，x＝1～2，所述第3硬质相为Ti、W、Mo、Cr、Ta和/或Nb中两种以上复合碳氮化物所形成的核壳结构碳化物相Ti_1-yMe_yC_zN_1-z，Me＝W,Mo,Cr,Ta,Nb；y≤0.25；z＝0.5～1；所述第3硬质相核壳结构的黑芯中y≤0.08，z＝0.5～0.8，灰芯或壳部中y≤0.25；z＝0.9～1；粘结相为CoCrNi合金；

高弹性模量的金属陶瓷材料的弹性模量值E在540～600GPa区间，通过结构组成中第1硬质相、第2硬质相、第3硬质相的体积分数比例进行调控；且

烧结体的弹性模量值与各相体积分数V_i之间满足混合物原则：

式中，E_i为各相的理论弹性模量值；所述材料的烧结体内第1硬质相、第2硬质相、第3硬质相和粘接相的体积分数分别为：25～35％，25～40％，25～35％，5～8％；各相体积分数之和为100％。

2.根据权利要求1所述的高弹性模量的金属陶瓷材料，其特征在于，所述金属陶瓷材料由以下原始料粉末配制而成：TiC粉，TiN粉、Ti(C,N)粉、WTiC₂粉末、Mo₂C粉、WC粉、Cr₃C₂粉、NbC粉、TaC粉末、CoCrNi合金粉末和碳黑。

3.根据权利要求2所述的高弹性模量的金属陶瓷材料，其特征在于，所述原始粉末中的CoCrNi合金粉末中三种合金元素所占质量份数分别为：Co40～60份；Cr20～30份；Ni20～30份；各成分质量份数之和为100份。

4.制备权利要求1-3任意一项所述高弹性模量的金属陶瓷材料的方法，其特征在于，所述方法为：

1)配制原始料粉末的混合粉，混合粉在球磨罐内充分混合，得到混合料；

2)在混合料中添加石蜡成形剂进行造粒；

3)金属陶瓷混合料进行压制得到压坯；

4)压坯在真空烧结炉内进行脱脂预烧结；

5)压坯在真空烧结炉内液相烧结烧制成形；

6)烧结后的冷却；

完成高弹性模量金属陶瓷材料的制备。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中混合料采用湿法球磨工艺，混料时间为64～72h。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤5)采用液相烧结工艺，烧结温度为1400～1600℃，烧结过程真空度保持在10^-1～10^-2Pa。