[發明專利]一種超細晶Ti(C,N)基金屬陶瓷及其制備方法

無效

• 申請號: 201110316162.2
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN102383019A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 李海坤
• 申請（專利權）人: 李海坤
• 主分類號: C22C29/04
• 分類號: C22C29/04;C22C1/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明為超細晶陶瓷材料及其制造方法，特別涉及超細晶Ti(C，N)基金屬陶瓷及其制備方法。?

背景技術：

Ti(C，N)基金屬陶瓷是誕生于二十世紀七十年代的一種新型金屬陶瓷材料。它具有密度低，化學穩定性和抗氧化性好、對鋼的磨擦系數小，并且硬度和紅硬性高于硬質合金等優點。Ti(C，N)基金屬陶瓷用作刀具材料，適合于鑄鐵、普通鋼、高硬度鋼的高速切削和干式切削，使用性能尤其在精加工、半精加工方面優于硬質合金和涂層硬質合金刀具，因而各國的企業和研究機構近年來在Ti(C，N)基金屬陶瓷的研究方面作了許多工作。?

中國專利CN88107079.3(公開日為1985年5月10日)提供一種金屬陶瓷切削刀具，其成份為：3.5≤Ni≤6.5，4.5≤Co≤7.5，20≤W≤25，5≤Mo≤11，0≤Ta+Nb≤6，Cr≤0.05，Al≤1.0，V≤3，其中8≤Co+Ni≤11，其余成分為Ti、C和N。該金屬陶瓷材料的原料碳氮化物粉末為Ti(C，N)粉末。其目的是在保持較好耐磨性和刀具使用壽命的基礎上，提供具有較高韌性的刀具。?

中國專利CN01133646.3(公開日為2002年5月1日)中提供一種復合金屬陶瓷及其制備方法，該發明中金屬陶瓷成分重量百分比為：25≤Ti≤30，6≤C≤8.5，25≤Ni≤40，12≤Mo≤20，2≤N≤3，5≤W≤10，0.4≤Cr≤1.0。其制備工藝為：將單質元素Ti、C、Ni、Mo的粉末混合，在Ar氣保護下，通過機械合金化制備包括納米級TiC_X和NiMo固溶體的混合物，再與TiN、WC、Cr₃C₂、C粉末一起配制成符合上述成份的混合物，加入成型劑，壓制成型，在真空度高于5Pa的條件下脫蠟，在真空度高于1.0×1.0^-1Pa的條件下燒結，在壓力為100-?150MPa，處理溫度1350～1400℃的條件下進行熱等靜壓處理。該發明的目的是提供一種具有較高強度(σ_b＝2500～2630MPa)的復合金屬陶瓷及其制備方法，但其耐磨性較低(HRA＝91.7～90.0)。?

在切削刀具市場上也出現了一些Ti(C，N)基金屬陶瓷，以國內為例，株洲硬質合金集團有限公司“八·五”期間已研制出一些牌號的Ti(C，N)基金屬陶瓷刀具材料，如表1所示；?

表1株洲硬質合金集團有限公司的幾種金屬陶瓷刀片的牌號和性能?

國際方面，以日本為例，數控刀片Ti(C，N)基金屬陶瓷刀具占了約25～30％的市場，其主要牌號及性能見表2。?

表2日本市場上主要的金屬陶瓷的牌號和性能?

盡管近些年Ti(C，N)基金屬陶瓷在國內及國際上都得到了較大的發展，但存在的主要問題是仍然是強韌性不足，并且產品性能不穩定。只有在保持高硬度、高耐磨性的前提下，較大幅度地提高金屬陶瓷材料的強度和韌性，實現優良的綜合性能，才有可能使Ti(C，N)基金屬陶瓷成為一種很好的切削工具材料，同時其應用領域還可擴展到模具市場。?

發明內容：

本發明針對現有技術的不足，提供一種新型的Ti(C，N)基金屬陶瓷材料，在保持高硬度高耐磨性的前提下，較大幅度地提高其強度和韌性，使其既可很好地適用于切削工具材料，又可作為拉絲模、壓制模等模具材料。同時本發明還提供該新型Ti(C，N)基金屬陶瓷材料的制備方法。?

本發明的Ti(C，N)基金屬陶瓷，其成份重量百分比為：30≤Ti≤65，8≤W≤25，0≤Ta≤15.0，0≤Nb≤10，4.5≤Mo≤20，3.5≤Ni≤15.0，其中1.0≤Ta+Nb≤20，8≤Ni≤25，其余成分為C和N。?

在本發明中采用兩種不同組元的多元復式碳氮化物固溶體陶瓷粉末制備金屬陶瓷，不添加金屬元素Co，這有別于上述專利所述及市場上的Ti(C，N)基金屬陶瓷。?

當所述金屬陶瓷之一Ni為14.5～16.0％，Ta為4.3～8.3％，Mo為9.5～13.5％，W為13.5～18.5％(重量百分比)，其余為Ti、C、N和其它微量金屬元素，本發明的金屬陶瓷的性能得到進一步改進。?

當所述金屬陶瓷之一Ni為16.0～18.0％，Ta為5.1～9.1％，Mo為9.0～12.5％，W為13.5～18.0％(重量百分比)，其余為Ti、C、N和其它微量金屬元素，本發明的金屬陶瓷的性能也能得到進一步改進。?