[發(fā)明專利]固溶體基金屬陶瓷刀片材料的制備方法及得到的刀片材料有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201710569764.6 | 申請(qǐng)日： | 2017-07-13 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN107385255B | 公開(kāi)（公告）日： | 2019-07-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 楊天恩;熊計(jì);倪磊;肖雅 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 四川大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C22C1/05 | 分類號(hào)： | C22C1/05;C22C29/06;B22F5/00;B22F9/04 |
| 代理公司： | 北京康思博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11426 | 代理人： | 范國(guó)鋒;劉冬梅 |
| 地址： | 610065 四*** | 國(guó)省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 刀片材料 基金屬陶瓷 固溶體 預(yù)研磨 制備 晶粒 低壓燒結(jié) 混合研磨 粒度分布 真空燒結(jié) 刀片 生坯 細(xì)化 磨損 過(guò)濾 壓制 替代 | ||
本發(fā)明公開(kāi)了一種固溶體基金屬陶瓷刀片材料的制備方法及得到的刀片材料，其中，所述方法先對(duì)(Ti,W)C粉進(jìn)行預(yù)研磨，然后與Co粉、NbC粉和TaC粉混合研磨、過(guò)濾和干燥后，壓制成生坯，最后進(jìn)行真空燒結(jié)和低壓燒結(jié)，得到刀片材料。在本發(fā)明中，對(duì)(Ti,W)C粉進(jìn)行預(yù)研磨，細(xì)化晶粒，其粒度分布趨于均勻，這樣，有利于提高材料的強(qiáng)度；采用NbC粉部分或全部替代價(jià)格昂貴的TaC粉，顯著降低了材料的成本，同時(shí)，材料的硬度和韌性不但沒(méi)有降低，反而得到提升，從而降低刀片的磨損。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于金屬陶瓷刀片材料領(lǐng)域，尤其涉及固溶體基金屬陶瓷刀片材料，具體地，涉及固溶體基金屬陶瓷刀片材料的制備方法及得到的刀片材料。
背景技術(shù)
傳統(tǒng)的WC-TiC-Co類硬質(zhì)合金(YT類硬質(zhì)合金)，由于TiC的加入因而具有較高的硬度和耐磨損性能，在機(jī)械加工比如車(chē)削、銑削、鉆削中被用作切削刀具材料。但是WC-TiC-Co硬質(zhì)合金包含WC和TiC兩種物理性能差異很大的硬質(zhì)相，其中WC和TiC的熱膨脹系數(shù)、彈性模量、顯微硬度、密度分別為3.84×10-5和7.74×10-5℃-1、713和316GPa、1780和3200MPa、15.7和4.93g/cm3，導(dǎo)致組織中界面應(yīng)力增加，容易造成切削過(guò)程中微裂紋的形成和擴(kuò)展，抗斷裂性能較弱，表現(xiàn)出較大的脆性，在銑削等斷續(xù)切削時(shí)容易出現(xiàn)崩刃或折斷的情況。
隨著現(xiàn)代制造業(yè)對(duì)金屬切削效率要求的增加，高速切削加工成必然趨勢(shì)，而在高速切削加工中，刀具的服役溫度能達(dá)到600～1000℃。在這樣的高溫切削環(huán)境下需要刀具材料具有更優(yōu)異的高溫性能包括高溫硬度、高溫抗氧化性等。其中，TaC是一種有效的、提高金屬陶瓷高溫性能的難熔碳化物添加劑。在金屬陶瓷中添加TaC可以起到抑制晶粒長(zhǎng)大、提高高溫強(qiáng)度、硬度、抗氧化性等作用。可是，TaC的價(jià)格相當(dāng)昂貴，導(dǎo)致材料的成本明顯增加。
因此，有必要尋求一種成本較低但不影響金屬陶瓷高溫性能的添加劑代替或部分代替TaC，從而降低成本。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，首先對(duì)(Ti,W)C粉進(jìn)行預(yù)研磨，然后采用部分或全部NbC粉替代TaC粉，這樣，不僅降低了成本，而且保證了材料的性能，從而完成本發(fā)明。
本發(fā)明一方面提供了一種固溶體基金屬陶瓷刀片材料的制備方法，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)一種固溶體基金屬陶瓷刀片材料的制備方法，其中，所述方法包括以下步驟：
步驟1、對(duì)(Ti,W)C粉進(jìn)行預(yù)研磨；
步驟2、將Co粉、NbC粉和TaC粉加入到步驟1預(yù)研磨的(Ti,W)C粉中，然后依次進(jìn)行研磨、過(guò)濾和干燥后，壓制成生坯；
步驟3、對(duì)步驟2得到的生坯依次通過(guò)成型劑脫出、固相階段燒結(jié)和液相階段燒結(jié)進(jìn)行真空燒結(jié)；
步驟4、于低壓燒結(jié)爐中進(jìn)行低壓燒結(jié)，得到所述固溶體基金屬陶瓷刀片材料。
(2)根據(jù)上述(1)所述的方法，其特征在于，在步驟1中，
采用直徑為4～8mm的硬質(zhì)合金球進(jìn)行預(yù)研磨，優(yōu)選采用直徑為6mm的WC-8％Co硬質(zhì)合金球進(jìn)行預(yù)研磨；和/或
采用無(wú)水乙醇為研磨介質(zhì)，優(yōu)選其用量為200～500mL，更優(yōu)選為300～400mL；和/或
球料重量比為(5～15)：1，優(yōu)選為(8～12)：1；和/或
研磨速度為50～90r/min，優(yōu)選為60～70r/min；和/或
所述預(yù)研磨進(jìn)行1～108h，優(yōu)選進(jìn)行5～72h，更優(yōu)選進(jìn)行36～72h，例如48h。
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