[發明專利]一種固溶型(Ti;Mo;Ta;Me)(C;N)納米粉末及其制備方法

有效

• 申請號: 201710534617.5
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107433333B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 張厚安;馬麗麗;付明;古思勇
• 申請（專利權）人: 廈門理工學院
• 主分類號: B22F9/20
• 分類號: B22F9/20;B22F1/00;C22C29/04;C22C1/10
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識產權代理事務所(普通合伙) 35222
• 代理人: 郭福利;魏思凡

本發明提供一種固溶型(Ti,Mo,Ta,Me)(C,N)納米粉末及其制備方法，涉及復合材料技術領域。制備方法為：各元素的氧化物作為原料，以炭黑作為還原劑和碳化劑。然后以水或酒精為球磨介質，在200～300r/min條件下球磨1～4h得到漿料，漿料經干燥、制粒得到混合料。最后將混合料轉入真空反應裝置中，通過程序升溫體系升溫至最終反應溫度1350～1500℃，在N₂氣氛下反應2.5～4h制得固溶型納米粉末。制得的固溶型納米粉末為單一相，粒度為150～300nm。通過對各項參數的調控以及工序的控制，得到的產品固溶完全，粒徑達到納米級別，生產成本低，工藝簡單，適用于工業化規模生產。

技術領域

本發明涉及復合材料領域，且特別涉及一種固溶型 (Ti,Mo,Ta,Me)(C,N)納米粉末及其制備方法。

背景技術

Ti(C,N)基金屬陶瓷具有較高的硬度、耐磨性、紅硬性，同時具備優異的高溫性能和化學穩定性。作為刀具基材，金屬陶瓷因其良好的加工性能被廣泛應用于鋼類等材料的精加工，對比傳統硬質合金刀具，其較高的硬度及化學穩定性使其能夠實現高速加工，提高加工效率，且被加工工件具有良好的表面光潔度。但是，然而金屬陶瓷相對較低的強度和斷裂韌性極大地限制了它的應用。

近年來，研究者針對Ti(C,N)基金屬陶瓷的性能提升進行了大量的研究，細化粉末粒度以及原料的預先固溶化可以實現對金屬陶瓷的強韌化，不難看出原料的預先固溶化已成為金屬陶瓷發展的必然趨勢，納米級的預先固溶化粉末的制備成為高性能金屬陶瓷生產所必需的原材料。

發明人研究發現，在現有的固溶體粉末粉末的方法中，仍體現出無法克服一些金屬碳化物如TaC在熱力學上難固溶的現狀，固溶體粉末中仍存在TaC或NbC單相，致使產品相成分不純。而通過提高固溶反應溫度的方法也必然會導致產品的粒度粗大難以細化，難以達到納米級的固溶體粉末，極大影響了產品的性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種固溶型(Ti,Mo,Ta,Me)(C,N)納米粉末的制備方法，此制備方法簡單，各項參數容易控制，生產成本低廉，適用于工業化大規模生產。

本發明的另一目的在于提供一種固溶型(Ti,Mo,Ta,Me)(C,N)納米粉末，以金屬氧化物為原料，制得的產品粒度均勻，固溶完全，性能優異。

本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。

本發明提出一種固溶型(Ti,Mo,Ta,Me)(C,N)納米粉末的制備方法，包括以下步驟：

配料：根據固溶體的成分組成，備取Ti、Mo、Ta和Me元素的氧化物作為原料，以炭黑作為還原劑和碳化劑，其中，Me元素選自 Mo、Nb、Zr中的一種或多種。

預處理：以水或酒精為球磨介質，在200～300r/min條件下球磨 1～4h得到漿料，漿料經干燥、制粒得到混合料。

固溶體粉末制備：將混合料轉入真空反應裝置中，通過程序升溫體系升溫至最終反應溫度1350～1500℃，在N₂氣氛下反應2.5～4h 制得固溶型納米粉末。

本發明提出一種固溶型(Ti,Mo,Ta,Me)(C,N)納米粉末，其根據上述的制備方法制備得到，制得的固溶型納米粉末為單一相，粒度為 150～300nm。

本發明實施例的固溶型(Ti,Mo,Ta,Me)(C,N)納米粉末及制備方法的有益效果是：

本發明以Ti、Mo、Ta、Me(Me為W、Nb、Zr中的一種或多種)元素的氧化物作為原料制備固溶型(Ti,Mo,Ta,Me)(C,N)納米粉末， Mo、Ta、Me等元素的加入，形成多元復合粉末，實現了納米級產品的制備，能夠有效提高金屬陶瓷的強度、硬度、抗彎強度，改善斷裂韌性等。