【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及粉末冶金领域，具体的说是一种放电等离子烧结制备梯度mwcnts-ti(c,n)基金属陶瓷的方法。
技术介绍
1、碳化钨硬质合金具有优异的力学性能，如高硬度、高强度等，因此广泛应用在切削刀具、石油采矿等领域。然而，碳化钨硬质合金的性能在高温下表现出明显的退化，这限制了其在高温下加工中的应用。同时，钨也被视为战略资源，且钛的储量是钨的几十倍，因此ti(c,n)基金属陶瓷被视为是wc硬质合金的理想替代品。然而，相比碳化钨基硬质合金，ti(c,n)基金属陶瓷的断裂韧性低，只有6-9mpa·m1/2，而碳化钨基硬质合金的断裂韧性为9-16mpa·m1/2，这大大限制了ti(c,n)基金属陶瓷的应用。
2、ti(c,n)基金属陶瓷韧性较差的主要原因是，ti(c,n)基金属陶瓷中硬相和金属结合相的润湿性较差，导致其强度和韧性不如wc硬质合金。为了提高上述润湿性，增强ti(c,n)基金属陶瓷的断裂韧性，现有技术中多采用wc、mo2c等碳化物作为添加剂的方式，这些碳化物的添加在一定程度上改善金属相与ti(c,n)晶粒之间的润湿性，阻碍晶粒生长，提高了ti(c,n)基金属陶瓷的致密性和力学性能；除了这些碳化物外，纳米材料也常被用作增强和增韧材料使用，例如多壁碳纳米管、石墨烯等。
3、添加增强增韧材料后，所制得的金属陶瓷虽然总体硬度和断裂韧性得到了一定程度的提高，但是该金属陶瓷的微观结构不均匀，不同位置的断裂韧性差别较大，依然限制了ti(c,n)基金属陶瓷的广泛应用。
技术实现思路b>
1、本专利技术提供一种放电等离子烧结制备梯度mwcnts-ti(c,n)基金属陶瓷的方法，以解决金属陶瓷微观结构不均匀，不同位置的断裂韧性差别较大的技术问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的具体方案为：一种放电等离子烧结制备梯度mwcnts-ti(c,n)基金属陶瓷的方法，包括以下步骤：
3、s1：制备n种由碳氮化钛、碳化钨、钴、碳化钼和多壁碳纳米管组成的混合粉末，n≧3，且n种混合粉末中多壁碳纳米管的质量百分比呈梯度变化；
4、s2：按照多壁碳纳米管的变化梯度逐层铺设混合粉末，将得到的n层混合粉末预压成型得到金属陶瓷坯体；
5、s3：由金属陶瓷坯体中多壁碳纳米管含量最低的一侧施加电流，对金属陶瓷坯体进行放电等离子烧结，即得到所述的梯度mwcnts-ti(c,n)基金属陶瓷。
6、作为上述技术方案的进一步优化：按照质量百分比，混合粉末由64.2-65％碳氮化钛、22.4-23.2％碳化钨、8％钴、3.6-4.4％碳化钼和0.2-0.6％多壁碳纳米管组成。
7、作为上述技术方案的进一步优化：多壁碳纳米管的变化梯度为0.1％或0.2％。
8、作为上述技术方案的进一步优化：n层混合粉末中每层混合粉末的厚度相同。
9、作为上述技术方案的进一步优化：放电等离子烧结的升温速率为60-100℃/min，烧结温度为1350-1500℃，保温时间为12-18min，烧结压力为30-45mpa。
10、作为上述技术方案的进一步优化：步骤s1具体为：取碳氮化钛、碳化钨、钴、碳化钼和多壁碳纳米管作为原料，以无水乙醇为球磨介质，球磨混合、干燥，得到所述的混合粉末。
11、作为上述技术方案的进一步优化：各原料尺寸分别为：碳氮化钛：0.62μm，碳化钨：200nm，钴：50nm，碳化钼1-3μm，多壁碳纳米管长度0.5-2μm，直径＜8nm。
12、作为上述技术方案的进一步优化：球磨混合的球磨机为高能球磨机、行星式球磨机或硬质合金球磨罐。
13、作为上述技术方案的进一步优化：球磨混合的时间为20-24h，球磨后干燥温度65-75℃，干燥时间为12-16h。
14、一种由上述方法制备得到的梯度mwcnts-ti(c,n)基金属陶瓷。
15、与现有技术相比，本专利技术有如下有益效果：
16、本专利技术通过放电等离子烧结制备金属陶瓷，按照梯度路径逐层增加多壁碳纳米管的含量，优化了合金微观结构，所得金属陶瓷的微观结构均匀度高，不同位置的断裂韧性、硬度均较为接近，合金性能优越，且相较于直接在原料中加入多壁碳纳米管的添加方式，本专利技术还进一步提高了所得金属陶瓷的断裂韧性和硬度。
17、通过设置逐层增加多壁碳纳米管含量的多层梯度，逐层增强裂纹扩展阻力，有效消耗裂纹的尖端能量，抑制裂纹向内部扩展，从而增大样品的断裂韧性，延长使用寿命。
18、按照含量设置多层多壁碳纳米管梯度，增强层与层的结合强度，同时通过多层梯度降低放电等离子烧结过程所需脉冲电流，增大升温速率，提高生产效率，降低生产成本。
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1.一种放电等离子烧结制备梯度MWCNTs-Ti(C,N)基金属陶瓷的方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种放电等离子烧结制备梯度MWCNTs-Ti(C,N)基金属陶瓷的方法，其特征在于：按照质量百分比，混合粉末由64.2-65％碳氮化钛、22.4-23.2％碳化钨、8％钴、3.6-4.4％碳化钼和0.2-0.6％多壁碳纳米管组成。
3.如权利要求1所述的一种放电等离子烧结制备梯度MWCNTs-Ti(C,N)基金属陶瓷的方法，其特征在于：多壁碳纳米管的变化梯度为0.1％或0.2％。
4.如权利要求1所述的一种放电等离子烧结制备梯度MWCNTs-Ti(C,N)基金属陶瓷的方法，其特征在于：N层混合粉末中每层混合粉末的厚度相同。
5.如权利要求1所述的一种放电等离子烧结制备梯度MWCNTs-Ti(C,N)基金属陶瓷的方法，其特征在于：放电等离子烧结的升温速率为60-100℃/min，烧结温度为1350-1500℃，保温时间为12-18min，烧结压力为30-45Mpa。
6.如权利要求1所述的一种放电等
7.如权利要求6所述的一种放电等离子烧结制备梯度MWCNTs-Ti(C,N)基金属陶瓷的方法，其特征在于：各原料尺寸分别为：碳氮化钛：0.62μm，碳化钨：200nm，钴：50nm，碳化钼1-3μm，多壁碳纳米管长度0.5-2μm，直径＜8nm。
8.如权利要求6所述的一种放电等离子烧结制备梯度MWCNTs-Ti(C,N)基金属陶瓷的方法，其特征在于：球磨混合的球磨机为高能球磨机、行星式球磨机或硬质合金球磨罐。
9.如权利要求6所述的一种放电等离子烧结制备梯度MWCNTs-Ti(C,N)基金属陶瓷的方法，其特征在于：球磨混合的时间为20-24h，球磨后干燥温度65-75℃，干燥时间为12-16h。
10.一种由权利要求1-9中任一权利要求所述方法得到的梯度MWCNTs-Ti(C,N)基金属陶瓷。
...【技术特征摘要】
1.一种放电等离子烧结制备梯度mwcnts-ti(c,n)基金属陶瓷的方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种放电等离子烧结制备梯度mwcnts-ti(c,n)基金属陶瓷的方法，其特征在于：按照质量百分比，混合粉末由64.2-65％碳氮化钛、22.4-23.2％碳化钨、8％钴、3.6-4.4％碳化钼和0.2-0.6％多壁碳纳米管组成。
3.如权利要求1所述的一种放电等离子烧结制备梯度mwcnts-ti(c,n)基金属陶瓷的方法，其特征在于：多壁碳纳米管的变化梯度为0.1％或0.2％。
4.如权利要求1所述的一种放电等离子烧结制备梯度mwcnts-ti(c,n)基金属陶瓷的方法，其特征在于：n层混合粉末中每层混合粉末的厚度相同。
5.如权利要求1所述的一种放电等离子烧结制备梯度mwcnts-ti(c,n)基金属陶瓷的方法，其特征在于：放电等离子烧结的升温速率为60-100℃/min，烧结温度为1350-1500℃，保温时间为12-18min，烧结压力为30-45mpa。
6.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵志伟，刘家颖，胡秋俊，贾雲超，段磊，陈倩倩，陈雪霞，郑红娟，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：
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