[發明專利]一種固溶強化金屬陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 202210271128.6
• 申請日: 2022-03-18
• 公開（公告）號: CN114657433B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 姚振華;陳鵬;徐廣濤;蘇灃;閆墩磊
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C22C29/02
• 分類號: C22C29/02;B22F9/04;C22C1/051;B22F3/02;B22F3/10
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 唐正玉

1.一種固溶強化金屬陶瓷的制備方法，其特征在于：所述金屬陶瓷包括(Ti,M)(C,N)陶瓷硬質相與金屬粘接相，金屬粘接相為Ni基固溶體，Ni基固溶體內含有Ni和M元素，M為W、Mo、Ti、Cr及Si中的一種或多種；

所述(Ti,M)(C,N)陶瓷硬質相由內至外包括芯相、內環相與外環相三層，在外環相與粘接相之間存在固溶體薄層，固溶體薄層厚度為1-20nm；

所述的固溶強化金屬陶瓷的制備方法，包括如下步驟：

步驟1：Ni基固溶體粉末制備：將Ni粉與W、Mo、Ti、Cr及Si中的一種或多種粉末按設計成分配料，其中W、Mo、Ti、Cr及Si粉末的總重量百分比為1％-20％；將配置好的混合粉末在行星式球磨機上進行機械合金化，其中球料比10:1-30:1，球磨速度200-500rpm，球磨時間12-90h，球磨過程采用Ar保護；

步驟2：混料：將Ni基固溶體粉末與(Ti,M)(C,N)陶瓷硬質相的原料粉末在行星式球磨機上進行球磨混料，其中(Ti,M)(C,N)陶瓷硬質相中各粉末重量百分比為TiC：30-40％，TiN：5-15％，WC：5-15％，Cr3C2：0-5％，Mo：5-15％，C：0-2％，Ni基固溶體：8-55％；其中球料比5:1-10:1，球磨速度100-300rpm，球磨時間2-48h，球磨介質為乙醇；

步驟3：干燥：將球磨后的混合粉末在真空干燥箱中烘干，溫度為70-110℃；

步驟4：模壓成形：將干燥后的粉末過篩后進行模壓成型，壓制壓力為200-400MPa，保壓時間為10-120s；

步驟5：脫脂：將壓坯放在真空燒結爐中進行脫脂，真空度不高于1×10^-1Pa，脫脂溫度300-400℃，保溫時間1-10h；

步驟6：燒結：將脫完脂的樣品放在真空燒結爐中進行燒結，真空度高于1×10^-1Pa，燒結溫度為1380-1395℃，保溫時間為1h；

所制備的金屬陶瓷抗彎強度：2227.6-2537MPa，斷裂韌性：14.92-18.33MPa·m^1/2，洛氏硬度：88-92HRA。

2.根據權利要求1所述的固溶強化金屬陶瓷的制備方法，其特征在于：通過對金屬粘接相的固溶處理提高活性，降低燒結溫度，在金屬粘接相和(Ti,M)(C,N)陶瓷硬質相之間形成納米薄膜阻礙晶粒長大，改善潤濕性，從而獲得組織成分均勻、高強度、高硬度的金屬陶瓷材料。