[發(fā)明專利]低氮高韌性的Ti（C,N）金屬陶瓷基體及其制備工藝

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111052295.3
• 申請日: 2021-09-08
• 公開（公告）號: CN113737076A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王淅茹
• 申請（專利權(quán)）人: 王淅茹
• 主分類號: C22C29/06
• 分類號: C22C29/06;C22C1/05
• 代理公司: 徐州拉沃智佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32455
• 代理人: 李石鳳

本發(fā)明公開了一種低氮高韌性的Ti(C,N)金屬陶瓷基體及其制備工藝，旨在解決金屬陶瓷刀具中抗崩韌性低、產(chǎn)品加工穩(wěn)定性不高的問題；所述低氮高韌性的Ti(C,N)金屬陶瓷基體由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成：TiC：73％～87％、VC：3.2％～6.0％、Co:1.2％～2.6％、Ni:4.8％～11.2％、Mo：1.6％～3.4％、WC：2.0％～3.8％、N：0.15％～1.5％。本發(fā)明配方制備的金屬陶瓷基體斷裂韌性更高、更穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及合金材料的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低氮高韌性的Ti(C,N)金屬陶瓷基體及其制備工藝。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的金屬陶瓷刀具基體斷裂韌性不高，影響刀具的使用壽命和加工穩(wěn)定性，目前國內(nèi)外抗崩韌性基本在7～10MPa.m^1/2之間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述背景技術(shù)中突出的問題，而提出的一種低氮高韌性的Ti(C,N)金屬陶瓷基體及其制備工藝，其從陶瓷相成分穩(wěn)定性上和金屬粘結(jié)劑對陶瓷的潤濕性上解決。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供低氮高韌性的Ti(C,N)金屬陶瓷基體，其特征在于，由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成：TiC：73％～87％、VC：3.2％～6.0％、Co:1.2％～2.6％、Ni:4.8％～11.2％、Mo：1.6％～3.4％、WC：2.0％～3.8％、N：0.15％～1.5％。

上述低氮高韌性的Ti(C,N)金屬陶瓷基體的制備工藝，具體步驟如下：

1)混料球磨：進行配料，原料中各組分的質(zhì)量百分比為：TiC：73％～87％、VC：3.2％～6.0％、Co:1.2％～2.6％、Ni:4.8％～11.2％、Mo：1.6％～3.4％、WC：2.0％～3.8％、N：0.15％～1.5％；按每千克原料加入41～45克PEG的配比，在上述原料中加入無水乙醇1400～1600毫升，將混合的物料在行星球磨機上濕混，球料比為8∶1～10:1，球磨機轉(zhuǎn)速為200r/min，在球磨機中混料72小時或在滾筒球磨機上以120r/min球磨96小時；

2)噴霧干燥：將上述步驟1中得到的混料料漿過篩取出，用無水乙醇稀釋，在噴霧干燥塔中進行干燥、造粒，進風(fēng)溫度160±5℃，排風(fēng)溫度70±5℃，造粒過200目篩；

3)壓制成型：將上步驟2中得到的粉料模壓成型，壓制力215MPa，壓坯尺寸為5.6mm×5.6mm×40mm，壓坯表面無裂紋、毛刺、粘料；

4)真空燒結(jié)：將壓坯置入真空脫脂爐中脫脂，真空脫脂爐的真空度小于10^-3Pa，爐溫以3℃/min從室溫升溫至260℃，并保持450℃的溫度90min；從260℃開始以3.5℃/min的升溫速度升溫到450℃，并保持450℃的溫度45min，從450℃開始以4℃/min的升溫速度升溫到750℃，并保持750℃的溫度30min，隨后真空爐冷至100℃以下；

在真空燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，真空度在10^-4Pa～10^-3Pa，爐溫以4℃/min從室溫升溫至4500℃，并保持45℃的溫度30min；從450℃開始以5℃/min的升溫速度升溫到1150℃，并保持1150℃的溫度50min，從1150℃開始以3.5℃/min的升溫速度升溫到1350℃，并保持1350℃的溫度30min，從1350℃開始以2.5℃/min的升溫速度升溫到1480～1500℃，并保持1480～1500℃的溫度60min，隨后真空爐冷至100℃以下。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明配方制備的金屬陶瓷基體斷裂韌性更高、更穩(wěn)定；測試樣品斷裂韌性全部達到10～12MPa.m^1/2，且集中于11MPa.m^1/2左右，抗彎強度達到1600～1900MPa，維氏硬度達到HV₃₀＝1600～1780。