采用亚微米级TaC和Cr3C2增强的Ti(C,N)基金属陶瓷材料和制备方法技术

本发明专利技术提供一种采用亚微米级TaC和Cr3C2增强Ti(C,N)基金属陶瓷材料和制备方法。由原料经球磨混料、干燥、过筛造料、模压成形、真空烧结制备而成，所述原料中各成分的重量份为：TiC 30‑50份，TiCN 10‑20份，WC 2‑10份，MoC 5‑15份，Co 10‑15份，Ni 10‑15份；TaC 2‑5份，Cr3C2 2‑5份；其中TiCN、TaC、Cr3C2均使用亚微米级颗粒。利用本发明专利技术，使主材料TiCN颗粒保持亚微米级，从而改善Ti(C,N)基金属陶瓷材料的韧性和抗弯强度，同时采用上述程序性升温进行烧结，可有效改善金属陶瓷材料晶度不均匀，存在孔隙等内部缺陷问题，更能提高材料韧性和抗弯强度。

Submicron TaC and Cr3C2 enhanced Ti (C, N) - based cermets and preparation methods

The invention provides a Ti (C, N) based cermet material reinforced by sub-micron TaC and C r3C2 and a preparation method thereof. The raw material is prepared by ball milling, drying, sifting, molding and vacuum sintering. The weight of each component in the raw material is: TiC 30_50, TiCN 10_20, WC 2_10, MoC 5_15, Co 10_15, Ni 10_15, TaC 2_5, CrC 22_5, among them TiCN, TaC 10, CrC 2_5. Submicron particles are used. By using the present invention, TiCN particles of the main material can be kept in submicron level, thereby improving the toughness and bending strength of Ti (C, N) based cermet materials. At the same time, the above programmed heating sintering method can effectively improve the non-uniformity of crystallinity of cermet materials, the existence of internal defects such as pores, and the toughness and bending strength of the materials. Degree.

【技术实现步骤摘要】
采用亚微米级TaC和Cr3C2增强的Ti(C,N)基金属陶瓷材料和制备方法
本专利技术涉及Ti(C,N)基金属陶瓷材料
，尤其涉及采用亚微米级TaC和Cr3C2增强的Ti(C,N)基金属陶瓷材料和制备方法。
技术介绍
由于金属钨(W)是紧缺的战略资源，急需研究和开发少钨或无钨的切削刀具材料。自二十世纪七十年代出现以来，一种钨含量少且综合性能优异的Ti(C，N)基金属陶瓷材料在切削刀具、耐磨零件和矿用工具等众多领域得到广泛的应用。Ti(C，N)基金属陶瓷材料具有极高的硬度和耐磨性，优良的化学稳定性、红硬性和抗蠕变能力，与金属间的摩擦系数低，是一种较理想的切削刀具材料。Ti(C，N)基金属陶瓷刀具切削的工件表面光洁度高，尺寸精度高，特别适合于难切削材料的精加工或半精加工。但是，与目前常用的WC-Co硬质合金刀具相比，Ti(C，N)基金属陶瓷材料存在韧性差、抗弯强度低等方面的弱点，因此，现有配方和工艺技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中金属陶瓷材料抗弯强度不足，断裂韧性不足，硬度不够优异的问题，提供一种采用亚微米级TaC和Cr3C2增强的Ti(C,N)基金属陶瓷材料和制备方法。一种采用亚微米级TaC和Cr3C2增强的Ti(C,N)基金属陶瓷材料，，按重量份算，包括以下组分：进一步地，所述TiCN、TaC、Cr3C2均为亚微米级颗粒。一种采用亚微米级TaC和Cr3C2增强的Ti(C,N)基金属陶瓷材料的制备方法，步骤如下：(1)球磨：按比例称取各个组分，混合后倒入到搅拌球磨机中，加入研磨剂进行搅拌研磨；(2)干燥：将球磨后的料桨倒出，转移到双筒振动烘箱内进行干燥，干燥完成后冷却至温室；(3)造粒：将干燥冷却后的混合料通过80目筛网过筛，然后加入成型剂，搅拌均匀，制得粒料；(4)压制：将粒料加入到模具中，压制成型；(5)烧结：压制成型后，放入真空烧结炉中进行程序性升温烧结，烧结完成后制得金属陶瓷材料。优选地，所述步骤(1)中的研磨剂为无水乙醇，添加量为200～300mL/Kg。优选地，磨球为硬质合金球，磨球速度为175r/min，研磨时间为72～96小时。优选地，所述干燥温度为80-100℃，干燥时间为10～12小时。优选地，所述成型剂为石蜡，添加量为90-100mL/Kg。优选地，所述程序性升温包括：先用6小时将真空烧结炉内温度均匀升温至800℃，然后用1.5小时均匀升温至1150℃，再用2小时均匀升温至1300℃，保温1小时，然后再用1小时均匀升温至1400℃，保温3小时，然后停电自然冷却。优选地，所述Ti(C,N)基金属陶瓷材料的密度为6.3-7.0g/cm3,抗弯强度为2000-2500MPa，硬度(HRA)为89.5-90.5。本专利技术的优点在于：(1)配方改进方面，本专利技术采用TiCN、TaC、Cr3C2均使用亚微米级颗粒。其中，亚微米级TaC、Cr3C2能在材料制造过程中有效抑制晶体生长，使主材料TiCN颗粒保持亚微米级，从而改善Ti(C,N)基金属陶瓷材料的韧性和抗弯强度。(2)工艺改进方面，本专利技术采用上述程序性升温进行烧结，可有效改善金属陶瓷材料晶度不均匀，存在孔隙等内部缺陷问题，提高材料韧性和抗弯强度。具体实施方式下面将结合具体实施例来详细说明本专利技术，在此以本专利技术的示意性实施例及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例一一种采用亚微米级TaC和Cr3C2增强的Ti(C,N)基金属陶瓷材料，按重量份算，包括以下组分：所述TiCN、TaC、Cr3C2均为亚微米级颗粒。(1)球磨：分别按上表实施例分量称量配料，混合后倒入到搅拌球磨机中，加入研磨剂无水乙醇，添加量为200mL/Kg，然后进行搅拌研磨，磨球为硬质合金球，磨球速度为175r/min，研磨时间为96小时；(2)干燥：将球磨后的料桨倒出，转移到双筒振动烘箱内进行干燥，干燥完成后冷却至室温。所述干燥温度为80℃，干燥时间为12小时；(3)造粒：将干燥冷却后的混合料通过80目筛网过筛，然后加入成型剂石蜡，添加量为100mL/Kg，搅拌均匀，制得粒料；(4)压制：将粒料加入到模具中，压制成型。(5)烧结：压制成型后，放入真空烧结炉中进行程序性升温烧结，烧结完成后制得金属陶瓷材料。程序性升温包括：先用6小时将真空烧结炉内温度均匀升温至800℃，然后用1.5小时均匀升温至1150℃，再用2小时均匀升温至1300℃，保温1小时，然后再用1小时均匀升温至1400℃，保温3小时，然后停电自然冷却。实施例二一种采用亚微米级TaC和Cr3C2增强的Ti(C,N)基金属陶瓷材料，按重量份算，包括以下组分：所述TiCN、TaC、Cr3C2均为亚微米级颗粒。(1)球磨：分别按上表实施例分量称量配料，混合后倒入到搅拌球磨机中，加入研磨剂无水乙醇，添加量为300mL/Kg，然后进行搅拌研磨，磨球为硬质合金球，磨球速度为175r/min，研磨时间为80小时；(2)干燥：将球磨后的料桨倒出，转移到双筒振动烘箱内进行干燥，干燥完成后冷却至室温。所述干燥温度为90℃，干燥时间为10小时；(3)造粒：将干燥冷却后的混合料通过80目筛网过筛，然后加入成型剂石蜡，添加量为95mL/Kg，搅拌均匀，制得粒料；(4)压制：将粒料加入到模具中，压制成型。(5)烧结：压制成型后，放入真空烧结炉中进行程序性升温烧结，烧结完成后制得金属陶瓷材料，程序性升温烧结操作参照实施例一。实施例三一种采用亚微米级TaC和Cr3C2增强的Ti(C,N)基金属陶瓷材料，按重量份算，包括以下组分：所述TiCN、TaC、Cr3C2均为亚微米级颗粒。(1)球磨：分别按上表实施例分量称量配料，混合后倒入到搅拌球磨机中，加入研磨剂无水乙醇，添加量为300mL/Kg，然后进行搅拌研磨，磨球为硬质合金球，磨球速度为175r/min，研磨时间为85小时；(2)干燥：将球磨后的料桨倒出，转移到双筒振动烘箱内进行干燥，干燥完成后冷却至室温。所述干燥温度为100℃，干燥时间为10小时；(3)造粒：将干燥冷却后的混合料通过80目筛网过筛，然后加入成型剂石蜡，添加量为100mL/Kg，搅拌均匀，制得粒料；(4)压制：将粒料加入到模具中，压制成型。(5)烧结：压制成型后，放入真空烧结炉中进行程序性升温烧结，烧结完成后制得金属陶瓷材料，程序性升温烧结操作参照实施例一。Ti(C,N)基金属陶瓷材料的密度为6.3-7.0g/cm3,抗弯强度为2000-2500MPa，硬度(HRA)为89.5-90.5。以上对本专利技术实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本专利技术实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本专利技术实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本专利技术实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本专利技术的限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用亚微米级TaC和Cr3C2增强的Ti(C,N)基金属陶瓷材料，其特征在于，按重量份算，包括以下组分：

【技术特征摘要】
1.一种采用亚微米级TaC和Cr3C2增强的Ti(C,N)基金属陶瓷材料，其特征在于，按重量份算，包括以下组分：2.根据权利要求1所述一种采用亚微米级TaC和Cr3C2增强的Ti(C,N)基金属陶瓷材料，其特征在于，所述TiCN、TaC、Cr3C2均为亚微米级颗粒。3.根据权利要求1所述一种采用亚微米级TaC和Cr3C2增强的Ti(C,N)基金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：(1)球磨：按比例称取各个组分，混合后倒入到搅拌球磨机中，加入研磨剂进行搅拌研磨；(2)干燥：将球磨后的料桨倒出，转移到双筒振动烘箱内进行干燥，干燥完成后冷却至室温；(3)造粒：将干燥冷却后的混合料通过80目筛网过筛，然后加入成型剂，搅拌均匀，制得粒料；(4)压制：将粒料加入到模具中，压制成型；(5)烧结：压制成型后，放入真空烧结炉中进行程序性升温烧结，烧结完成后制得金属陶瓷材料。4.根据权利要求3所述一种采用亚微米级TaC和Cr3C2增强的Ti(C,N)基金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的研磨剂为无水乙醇，添加量为200～300mL/Kg。5.根据权利要求3所述一种采用亚微米级TaC和Cr3C2增强的Ti(C,N)基金属陶瓷...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈湘林，李正好，
申请(专利权)人：河源华盈科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44