一种高熵环相结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高熵环相结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法。所述Ti(C,N)基金属陶瓷的环相结构为高熵碳化物陶瓷，其成份为(Ti,M)(C,N)固溶体；其中M选自ⅣB族、ⅤB族以及ⅥB族金属元素中的三种及以上，同时(Ti,M)(C,N)固溶体中，任意两种金属元素含量摩尔比在0.8～1.2之间。所述Ti(C,N)基金属陶瓷的制备过程中以低温碳热还原法制备纳米碳化物‑粘结相复合粉末，代替传统多元添加碳化物，同时通过更高的烧结温度以使得上述碳化物进行充分的溶解析出，以获得高熵碳化物环相结构。本发明专利技术所得金属陶瓷具有较常规金属陶瓷更高的硬度和抗高温氧化性能，可提高刀具的表面加工精度和使用寿命，广泛应用于轴承料、切削刀具、模具材料等领域。

【技术实现步骤摘要】
一种高熵环相结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法
本专利技术属于陶瓷材料制备
，尤其涉及一种高熵环相结构的Ti(C,N)基金属陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
Ti(C,N)基金属陶瓷为以Ti(C,N)为主要陶瓷相，铁钴镍等铁族金属为金属粘结相的一种硬质复合材料。为提高Ti(C,N)基金属陶瓷的烧结活性及陶瓷-金属界面结合强度，原材料中常常添加部分(10～30)wt％的二次碳化物，其中以碳化钨、碳化钼为主，同时少量(3～5)wt％的碳化钽或碳化铌，以获得具有良好机械强度以及高温抗蠕变性能。目前Ti(C,N)基金属陶瓷较硬质合金相比，强度及抗热震性能要差，但其摩擦系数低且红硬性及硬度要高，所以该材料的应用领域主要针对不锈钢、铸铁等钢材的半精加工或精加工。然而，常规Ti(C,N)基金属陶瓷在服役过程中存在以下问题：(1)精加工或半精加工过程中快速切削速率引起的热量引起金属及陶瓷相氧化，降低表面加工精度；(2)高温下切削下金属切削料易于与金属陶瓷发生粘刀，降低刀具表面硬度及耐磨性能；(3)刀具表面陶瓷涂层可以有效改善上述问题，但工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高熵环相结构的Ti(C,N)基金属陶瓷，其特征在于：所述Ti(C,N)基金属陶瓷的环相结构为高熵碳化物陶瓷，其成份为(Ti,M)(C,N)固溶体；其中M选自ⅣB族、ⅤB族以及ⅥB族金属元素中的三种及以上，同时(Ti,M)(C,N)固溶体中，任意两种金属元素含量摩尔比在0.8～1.2之间。/n

【技术特征摘要】
1.一种高熵环相结构的Ti(C,N)基金属陶瓷，其特征在于：所述Ti(C,N)基金属陶瓷的环相结构为高熵碳化物陶瓷，其成份为(Ti,M)(C,N)固溶体；其中M选自ⅣB族、ⅤB族以及ⅥB族金属元素中的三种及以上，同时(Ti,M)(C,N)固溶体中，任意两种金属元素含量摩尔比在0.8～1.2之间。


2.根据权利要求1所述的一种高熵环相结构的Ti(C,N)基金属陶瓷，其特征在于：所述M选自W、Mo、Ta、Nb、Hf、V、Zr中的至少三种，且包含W或Mo。


3.根据权利要求1所述的一种高熵环相结构的Ti(C,N)基金属陶瓷，其特征在于：所述Ti(C,N)基金属陶瓷，其原料以质量份数计包括下述组分：Ti(C,N)粉30～50份；纳米碳化物-粘结相复合粉末35-85份，碳粉B0.5～1.5份，所述纳米碳化物-粘结相复合粉末由30～65份过渡族金属碳化物以及5～20份铁族金属粘结相组成，所述过渡族金属碳化物中的金属元素M选自W、Mo、Ta、Nb、Hf、V、Zr中的至少三种，且包含W或Mo。


4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种高熵环相结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一纳米碳化物-粘结相复合粉末的制备
按设计比例配取含M的氧化物，铁族金属氧化物，并加入完全碳热还原所需理论量的碳粉A进行第一次球磨，获得第一次球磨粉末、干燥、于保护气氛下进行烧结，获得纳米碳化物-粘结相复合粉末，
步骤二、生坯的制备
按设计比例配取Ti(C,N)粉、碳粉B、与步骤一所得纳米碳化物-粘结相复合粉末进行第二次球磨，获得第二次球磨粉末，第二次球磨粉末干燥、造粒，压制成型获得生坯，
步骤三、烧结
将步骤二所得生坯先于真空环境下进行第一段烧结...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊慧文，周科朝，李志友，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43