[发明专利]一种板状碳化物固溶体增韧混晶Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法

摘要

本发明公开了一种板状碳化物固溶体增韧混晶Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，包括以下步骤：首先以Ti粉、W粉、TiO2粉、Ni粉、Mo粉、石墨粉为原料，混合后进行高能球磨，其中TiO2粉的尺寸为20～40nm，其余粉末尺寸均为1～2μm；以高能球磨粉料与TiN粉、石墨粉、WC粉、Ni粉、Mo粉、TaC粉、NbC粉、Cr3C2粉为原料，配制成金属陶瓷混合料，球磨混合均匀，除高能球磨粉料外，其余粉末尺寸均为1～2μm；再经添加成型剂、压制成型和脱脂工序，最终在真空/气氛一体炉中进行烧结，得到具有混晶结构的Ti(C,N)基金属陶瓷。该金属陶瓷抗弯强度、硬度和断裂韧性均较高，具有较好的综合力学性能。本发明工艺简单，对生产设备无特殊要求，生产成本较低，具有广阔的应用前景。

主权项

1.一种板状碳化物固溶体增韧混晶Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)高能球磨：以Ti粉、W粉、TiO2粉、Ni粉、Mo粉、石墨粉为原料，混合后进行高能球磨，其成分质量份数为：Ti：16.81～25.77，W：10.02～19.98，Ni：11.65～14.71，Mo：2.45～4.96，O：4.89～9.0，C：2.17～3.68，其中TiO2粉的尺寸为20～40nm，其余粉末尺寸均为1～2μm；(2)球磨混料：以步骤(1)所得高能球磨粉料与TiN粉、石墨粉、WC粉、Ni粉、Mo粉、TaC粉、NbC粉、Cr3C2粉为原料，配制成金属陶瓷混合料，球磨混合均匀，其中混合料成分质量份数为：Ti：19.65～29.5，C：7.8～13.55，N：0.83～1.15，O：4.89～9.00，Ni：12.64～34.75，Mo：8.43～14.63，W：15.85～22.73，Ta：0.5～1，Nb：0.6～1.2，Cr：0.5～0.8，除高能球磨粉料外，其余粉末尺寸均为1～2μm；(3)添加成型剂：成型剂采用浓度为7wt.％的聚乙烯醇水溶液，加入比例为混合料的4～6wt％；(4)压制成型：在100～150Mpa压力下压制成型，获得压坯；(5)脱脂工序：将压坯置于真空/气氛一体炉中，在真空度高于10Pa的条件下，缓慢升温至400℃，进行脱脂，得到脱脂压坯；(6)烧结：将步骤(5)得到的脱脂压坯置于真空/气氛一体炉中进行烧结，获得具有混晶结构的Ti(C,N)基金属陶瓷；所述烧结过程为：首先将脱脂压坯在真空度高于1.0×10‑2Pa的条件下升温至800～1100℃，保温1～3h；随后将脱脂压坯再升温至1180～1250℃，保温2～3h；然后升温至1260～1300℃，此阶段通入CH4和Ar混合气体，压力为800～1500Pa，保温20～40min；最后升温至1380～1420℃，保温0.5～1.5h，保温阶段再通入CH4和Ar混合气体，压力为200～500Pa；冷却阶段以25℃/min的冷却速度快速冷却至1050℃以下。