[發明專利]一種高強度TiC0．7N0．3-HfN材料及制備方法

有效

• 申請號: 201710168097.0
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN106868373B
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 宋金鵬;高姣姣;梁國星;曹磊;謝俊彩;姜龍凱;高杰;呂明
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C22C29/04
• 分類號: C22C29/04;C22C1/05;C22C1/10
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

本發明涉及高強度陶瓷刀具領域，具體為一種高強度TiC_0.7N_0.3?HfN材料及制備方法，解決了現有TiCN基陶瓷材料復合時存在力學性能降低、工藝復雜且不利于產業化的問題。一種高強度TiC_0.7N_0.3?HfN材料，是由如下質量百分比的原料組成：TiC_0.7N_0.3 59%?77%，HfN 12%?30%，Ni 2%?8%，Mo 3%?9%。本發明采用多元復合的方法，大大提高了材料的綜合力學性能，硬度介于20GPa?25GPa，抗彎曲強度介于1590MPa?1790MPa，斷裂韌度介于8.0 MPa·m^1/2?10.0MPa·m^1/2，而且利用真空熱壓燒結法，工藝簡化，成本低，利于產業化生產，適合于切削加工難加工材料。

技術領域

本發明涉及高強度陶瓷刀具領域，具體為一種高強度TiC_0.7N_0.3-HfN材料及其制備方法。

背景技術

多元復合的方法可以提高TiCN（碳氮化鈦）基金屬陶瓷材料的燒結性能，降低其的燒結溫度，使其在較低的溫度下可以達到致密化，并且適當的材料組分、晶粒生長抑制劑和燒結工藝可以使晶粒細化，進而提高材料的力學性能。TiCN基金屬陶瓷具有高硬度（一般可達91～93.5HRA）、化學穩定性好、高的抗氧化能力、較高的耐熱性，具有接近非金屬陶瓷的硬度和耐熱性，且其抗彎強度比非金屬陶瓷高，而被用來制作高速精加工、半精加工、粗加工和間斷切削用的刀具材料。

目前通過向基體TiCN中加入添加相，采用多元復合的方法來提高材料的綜合性能，雖然大多數提高了材料的抗彎強度及斷裂韌度，但材料的抗彎強度并沒有大幅度的提高，制約著其復合材料的廣泛應用。

TiCN基金屬陶瓷一般采用真空燒結工藝制備，在保證材料實現致密化的條件下盡量減少燒結時間，以制備出晶粒細小、性能優異的材料。另外傳統制備工藝存在制備設備與工藝復雜，成本高，不利于產業化等不足之處。

發明內容

本發明為了解決現有TiCN基陶瓷材料復合時存在力學性能降低、工藝復雜且不利于產業化的問題，提供了一種熱壓燒結高強度TiC_0.7N_0.3-HfN材料及制備方法。

本發明是采用如下技術方案實現的：一種高強度TiC_0.7N_0.3-HfN材料，是由如下質量百分比的原料組成：TiC_0.7N_0.3 59%-77%，HfN 12%-30%，Ni 2%-8%，Mo 3%-9%。

制得的高強度TiC_0.7N_0.3-HfN材料的純度高，TiC_0.7N_0.3與HfN及金屬相形成固溶體，提高了材料的綜合力學性能，TiC_0.7N_0.3-HfN材料的硬度介于20GPa-25GPa，抗彎曲強度介于1590MPa-1790MPa，斷裂韌度介于8.0 MPa·m^1/2-10.0MPa·m^1/2，克服了現有TiCN基陶瓷材料復合時存在力學性能降低的問題。

一種高強度TiC_0.7N_0.3-HfN材料的制備方法，采用如下步驟：a、將各原料的混合粉末裝入臥式罐磨球磨機中，用硬質合金球球磨后過篩；b、將過篩后的原料裝入上下封閉的石墨容器，再放入高溫燒結爐內；c、在升溫速率10℃/min、壓力30MPa、燒結溫度1435℃-1630℃的條件下保溫10min-55min，得到高強度TiC_0.7N_0.3-HfN材料。