[發(fā)明專利]粘結相中Ni3Al原位生成的金屬陶瓷材料制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610960542.2
• 申請日: 2016-10-28
• 公開（公告）號: CN106498208B
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設計）人: 楊梅;劉福嬌;龍劍平
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種金屬陶瓷材料的制備方法，特別涉及粘結相中Ni₃Al原位生成的金屬陶瓷材料的制備方法，屬于復合材料領域。

背景技術

Ti(C,N)基金屬陶瓷由于具有高的紅硬性以及高溫化學穩(wěn)定性，優(yōu)異的抗疲勞性及抗氧化性，較低的熱膨脹系數(shù)而被廣泛應用于切削刀具制造。隨著制造業(yè)的發(fā)展，切削速度越來越高，切削溫度也越來越高，這對切削刀具的高溫性能提出了更高的要求。金屬陶瓷以Co、Ni等金屬為粘結相，在切削溫度下，金屬粘結相容易發(fā)生軟化導致硬度和強度下降，刀具壽命降低。提高粘結相的高溫性能是提高金屬陶瓷切削性能的關鍵。Ni₃Al金屬間化合物具有穩(wěn)定性高，高溫強度和高溫抗氧化性能強等優(yōu)點，在高溫結構材料中的應用前景十分廣闊，目前有許多使用Ni₃Al作金屬陶瓷粘結相的報道。ZL201410082829.0發(fā)明了一種含 Ni₃Al的Ti(C,N)基金屬陶瓷，其成分的重量百分比為：TiC34.2～43％、TiN8～15％、 Mo10～15％、WC5～10％、石墨0.8～1.0％、Ni20～24％、含B的Ni₃Al6～10％。該發(fā)明先以純度≥99.0％的Ni、Al和B粉為原料，按重量百分比Ni87.23～88.48％，Al11.47～ 12.68％，B0.5～1.0％制成混合料，對混合料進行濕式球磨，獲得成分均勻的混合料料漿，混合料料漿干燥后，進行真空熱處理獲得多孔疏松的含B的Ni₃Al燒結塊體；將含B的Ni₃Al 燒結塊體粉碎，獲得含B的Ni₃Al粉。然后采用TiC、TiN、Mo、WC、石墨、Ni粉以及所述含B的Ni₃Al粉為原料配制金屬陶瓷混合料，再經(jīng)過模壓成形、真空脫脂和真空燒結步驟制備成以Ni₃Al和Ni為粘結劑的Ti(C,N)基金屬陶瓷。CN201510459684.6中則是按質(zhì)量百分比Ni 87.23％～87.93％、Al12.07％～12.67％、B 0.5％～1.0％，將Ni、Al和B粉混合，對混合料進行球磨后，加入酒精濕磨脫粉，獲得成分均勻的混合料料漿；混合料料漿經(jīng)真空干燥、過篩，獲得含B的Ni₃Al粉；再經(jīng)過球磨混料步驟、模壓成形步驟和真空燒結步驟，制成采用Ni₃Al為粘結劑的TiC基金屬陶瓷。

可見，目前引入Ni₃Al的方法是基于Ni、Al金屬粉末的混合球磨和(或)燒結破碎形成Ni₃Al粉末再加入。此種方法存在著以下問題：Al粉球磨過程中易氧化，Al粉發(fā)生塑性變形呈片狀而破碎分散困難，預制Ni₃Al后還需經(jīng)過破碎過程工藝復雜，破碎的Ni₃Al 金屬間化合物粒度控制以及后續(xù)球磨均勻分散控制困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對目前制備粘結相中Ni₃Al原位生成的金屬陶瓷材料采用Ni、Al粉末高能球磨和(或)燒結破碎后以Ni₃Al粉末形式加入的方法存在的Al球磨過程中易氧化，Al 粉發(fā)生塑性變形呈片狀而破碎分散困難，生成的Ni₃Al在后續(xù)的球磨過程中均勻分散困難等問題，提出采用先制備Ni(OH)₂包覆AlN的復合粘結相，和Ni(OH)₂包覆(Ti_0.5,Mo_x,W_0.5-x)(C,N)顆粒(其中x＝0～0.5)的復合硬質(zhì)相,二者混合后經(jīng)過球磨、過濾、干燥等工序后壓制成型，最后進行兩段氣氛燒結，即在低溫下Ar/H₂氣氛中Ni(OH)₂轉化成Ni，在高溫下真空燒結Ni與AlN發(fā)生反應形成Ni₃Al，最終制成粘結相中Ni₃Al原位生成的金屬陶瓷材料。

本發(fā)明的粘結相中Ni₃Al原位生成的金屬陶瓷材料的制備方法，其特征在于依次包含以下步驟：