TiC-合金钢复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种TiC‑合金钢复合材料及其制备方法。该TiC‑合金钢复合材料包括陶瓷相和金属相；所述陶瓷相与金属相的质量比为30‑50:50‑70；所述陶瓷相包括以下质量百分比的组分：TiC 80‑95％、ZrC 1‑5％、NbC 1‑5％、VC 1‑5％和Cr

Tic alloy steel composite and its preparation

【技术实现步骤摘要】
TiC-合金钢复合材料及其制备方法
本专利技术涉及粉末冶金
，特别是涉及TiC-合金钢复合材料及其制备方法。
技术介绍
陶瓷-金属复合材料因其可以综合陶瓷的高硬度和金属的高强韧性，在工模具及耐磨件领域有很好的应用前景。陶瓷-金属复合材料中有一类是以WC、TiC作为陶瓷相，以合金钢作为金属相而构成的复合材料，被称之为金属陶瓷，或钢结硬质合金。钢结硬质合金的性能介于高速钢和普通WC-Co合金之间，填补了这两种材料之间的空白。当以钢为粘结相时，制备得到的复合材料可具备热处理性以及热处理后可加工性，使得陶瓷-金属复合材料的用途大大扩展。然而，除了对复合材料硬度和韧性的要求，在现实需求中对陶瓷-金属复合材料的耐磨和耐蚀性也提出了新的要求，国内外现有的产品仍然未能实现良好的耐磨和耐蚀性能。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的之一是提供一种TiC-合金钢复合材料，其具有高硬度、高强度的特点，同时耐磨性和耐蚀性优异。具体技术方案如下：一种TiC-合金钢复合材料，包括陶瓷相和金属相；所述陶瓷相与金属相的质量比为30-50:50-70；所述陶瓷相包括以下质量百分比的组分：TiC80-95％、ZrC1-5％、NbC1-5％、VC1-5％和Cr3C21-5％；所述金属相包括以下质量百分比的组分：Cr2-15％、Ni2-10％、Co2-8％、Cu0.5-3％、Ti0.5-3％、Mo1-4％、C0.6-3％、稀土元素0.1-0.5％和Fe53.5-91.3％。本专利技术的另一目的是提供一种上述TiC-合金钢复合材料的制备方法，其包括以下步骤：(1)将所述陶瓷相的组分与湿磨介质、分散剂混合，球磨；(2)球磨后加入所述金属相的组分和粘结剂、分散剂，继续球磨，得混合浆；(3)将混合浆干燥、造粒，得到混合料；(4)将混合料压制成形，再烧结、退火、淬火和回火。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过选择合适的陶瓷相和金属相组分，结合优选的配比，在所有组分的作用下，制备得到了高硬度、高强度、高耐磨性和高耐蚀性的陶瓷-金属复合材料。陶瓷相中，本专利技术选择添加ZrC、NbC、VC、Cr3C2与TiC配合，对复合材料的强度、硬度和耐磨性起到了提升作用。其中，ZrC、NbC扩散于TiC中，起到了强化TiC的作用；而VC、Cr3C2可以进一步提高金属相的耐磨性。金属相中，Cr、Ni、Co、Cu相配合可以提高复合材料的耐酸碱盐腐蚀性能以及提高耐温性能；进一步通过与碳的配合，可以提高金属相的强韧性。稀土元素的添加，可以细化晶粒，提高材料综合性能。同时，本专利技术在金属相中加Ti减轻TiC溶解析出，使TiC晶粒细化，进一步起到提高复合材料强韧性的作用。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照实施例对本专利技术进行更全面的描述，以下给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。一种TiC-合金钢复合材料，包括陶瓷相和金属相；所述陶瓷相与金属相的质量比为30-50:50-70；所述陶瓷相包括以下质量百分比的组分：TiC80-95％、ZrC1-5％、NbC1-5％、VC1-5％和Cr3C21-5％；所述金属相包括以下质量百分比的组分：Cr2-15％、Ni2-10％、Co2-8％、Cu0.5-3％、Ti0.5-3％、Mo1-4％、C0.6-3％、稀土元素0.1-0.5％和Fe53.5-91.3％。在其中一些实施例中，所述金属相包括以下质量百分比的组分：Cr2-15％、Ni2-10％、Co2-8％、Cu0.5-3％、Ti0.5-3％、Mo1-4％、C0.6-3％、稀土元素0.1-0.5％，其余为铁。在其中一些实施例中，所述陶瓷相包括以下质量百分比的组分：TiC87-93％、ZrC1-3％、NbC3-5％、VC1-2％和Cr3C22-3％；所述金属相包括以下质量百分比的组分：Cr3-12％、Ni4-7％、Co3-6％、Cu0.5-1.5％、Ti0.5-2.5％、Mo2-3％、C0.6-1.2％、稀土元素0.1-0.2％和Fe66.6-86.3％。在其中一些实施例中，所述金属相包括以下质量百分比的组分：Cr3-12％、Ni4-7％、Co3-6％、Cu0.5-1.5％、Ti0.5-2.5％、Mo2-3％、C0.6-1.2％、稀土元素0.1-0.2％，其余为铁。在其中一些实施例中，所述陶瓷相与金属相的质量比为30-40:60-70；所述陶瓷相包括以下质量百分比的组分：TiC89-91％、TiC1.5-2.5％、NbC3.5-4.5％、VC1-2％和Cr3C22-3％；所述金属相包括以下质量百分比的组分：Cr6-10％、Ni4-6％、Co3-5％、Cu0.5-1.5％、Ti1-2％、Mo2-3％、C0.7-0.9％、稀土元素0.1-0.2％，其余为Fe。在其中一些实施例中，所述稀土元素包括Ce和La中的至少一种。一种TiC-合金钢复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将所述陶瓷相的组分与湿磨介质、分散剂混合，球磨；(2)球磨后加入所述金属相的组分和粘结剂、分散剂，继续球磨，得混合浆；(3)将混合浆干燥、造粒，得到混合料；(4)将混合料压制成形，再烧结、退火、淬火和回火。在其中一些实施例中，分散剂包括油酸、月桂酸和柠檬酸铵中的至少一种。在其中一些实施例中，所述粘结剂包括石蜡和橡胶中的至少一种。在其中一些实施例中，所述的湿磨介质包括汽油、乙醇和环已烷中的至少一种。在其中一些实施例中，步骤(4)中，所述烧结的温度为1380-1440℃；所述烧结的真空度为5-20Pa；所述烧结的时间为1-2h。在其中一些实施例中，步骤(4)中，所述退火的温度为800-900℃；和/或，所述淬火的温度为1000-1100℃；和/或，所述回火的温度为200-300℃。在其中一些实施例中，步骤(1)中，所述分散剂的质量为陶瓷相组分质量的1-2％；步骤(2)中所述分散剂的质量为金属相组分质量的1-2％；和/或，步骤(2)中所述粘结剂质量为陶瓷相组分和金属相组分质量和的2-3％。在其中一些实施例中，步骤(1)中，所述球磨的球料比为6:1-8:1，所述球磨的时间为24-36小时；步骤(2)中，所述球磨的球料比为4:1-6:1，所述球磨的时间为24-36小时。以下结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术实施例涉及的原材料如下：TiC本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TiC-合金钢复合材料，其特征在于，包括陶瓷相和金属相；/n所述陶瓷相与金属相的质量比为30-50:50-70；/n所述陶瓷相包括以下质量百分比的组分：TiC 80-95％、ZrC 1-5％、NbC 1-5％、VC 1-5％和Cr

【技术特征摘要】
1.一种TiC-合金钢复合材料，其特征在于，包括陶瓷相和金属相；
所述陶瓷相与金属相的质量比为30-50:50-70；
所述陶瓷相包括以下质量百分比的组分：TiC80-95％、ZrC1-5％、NbC1-5％、VC1-5％和Cr3C21-5％；
所述金属相包括以下质量百分比的组分：Cr2-15％、Ni2-10％、Co2-8％、Cu0.5-3％、Ti0.5-3％、Mo1-4％、C0.6-3％、稀土元素0.1-0.5％和Fe53.5-91.3％。


2.根据权利要求1所述的TiC-合金钢复合材料，其特征在于，所述稀土元素包括Ce和La中的至少一种。


3.权利要求1或2所述的TiC-合金钢复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述陶瓷相的组分与湿磨介质、分散剂混合，球磨；
(2)球磨后加入所述金属相的组分和粘结剂、分散剂，继续球磨，得混合浆；
(3)将混合浆干燥、造粒，得到混合料；
(4)将混合料压制成形，再烧结、退火、淬火和回火。


4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂包括油酸、月桂酸和柠檬酸铵中的至少一种。


5...

【专利技术属性】
技术研发人员：林涛，袁佳昀，
申请(专利权)人：北京科技大学广州新材料研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44