无磁梯度结构Ti(C，N)基金属陶瓷及其制备方法，属于Ti(C，N)基金属陶瓷，解决现有Ti(C，N)基金属陶瓷所存在的强韧性与无磁性之间的矛盾问题，以使得Ti(C，N)基金属陶瓷在具有高强韧性的同时具有无磁性。本发明专利技术的无磁梯度结构Ti(C，N)基金属陶瓷，以TiC、TiN、Ni、Mo2C、WC和Cr3C2粉末作为原料，经球磨混料、模压成形、真空脱脂、真空烧结和高温等静压表面氮化处理制备而成，其耐磨性、红硬性、抗冲击性和化学稳定性好，与钢铁、碳化硅等材料之间的摩擦系数低，抗弯强度≥1800MPa，芯部基体硬度为86.0～92.5HRA，表面硬化层显微维氏硬度为1800～2050kg／mm2，尤其适合制作无磁切削刀具、无磁模具和无磁耐磨零部件，拓宽了Ti(C，N)基金属陶瓷的应用范围，在工模具和国防军工等行业中具有很好的推广应用前景。
【技术实现步骤摘要】
,N)基金属陶瓷及其制备方法【专利摘要】，N)基金属陶瓷及其制备方法，属于Ti(C，N)基金属陶瓷，解决现有Ti(C，N)基金属陶瓷所存在的强韧性与无磁性之间的矛盾问题，以使得Ti(C，N)基金属陶瓷在具有高强韧性的同时具有无磁性。本专利技术的，N)基金属陶瓷，以TiC、TiN、Ni、Mo2C、WC和Cr3C2粉末作为原料，经球磨混料、模压成形、真空脱脂、真空烧结和高温等静压表面氮化处理制备而成，其耐磨性、红硬性、抗冲击性和化学稳定性好，与钢铁、碳化硅等材料之间的摩擦系数低，抗弯强度≥1800MPa，芯部基体硬度为86.0～92.5HRA，表面硬化层显微维氏硬度为1800～2050kg／mm2，尤其适合制作无磁切削刀具、无磁模具和无磁耐磨零部件，拓宽了Ti(C，N)基金属陶瓷的应用范围，在工模具和国防军工等行业中具有很好的推广应用前景。【专利说明】无磁梯度结构Ti (C，N)基金属陶瓷及其制备方法
本专利技术属于Ti (C，N)基金属陶瓷，具体涉及一种无磁梯度结构Ti (C，N)基金属陶瓷及其制备方法。
技术介绍
随着航 空航天、国防军工、通讯、机械、能源装备等行业的快速发展，对磁性元器件的性能要求不断提高，使用无磁、耐磨性好的模具模压成形或刀具切削加工，成形阻力、切削阻力小，可保证磁性元器件电磁特性的一致性与加工质量及效率。又如，舰艇等装备上的机械密封环等耐磨零部件若无磁性，则可提高装备的防雷性能，有利于磁隐身。目前使用的无磁材料主要是无磁钢和无磁硬质合金，它们的铁磁性/顺磁性转变温度在室温以下。无磁钢的硬度低，耐磨性差，由其制作的模具使用寿命短，严重影响磁性元器件电磁特性的一致性、表面质量和生产效率。与无磁钢相比，无磁硬质合金具有更高的硬度和更好的耐磨性，由其制作的工模具和耐磨零部件使用寿命更长，但高温红硬性和耐磨性不理想，不适合在高温工况条件下使用。因此，迫切需要开发新型无磁硬质材料，以满足制造业发展的需要。粘结剂为Ni的Ti (C，N)基金属陶瓷耐磨性、红硬性和化学稳定性好，与钢铁、碳化硅等材料之间的亲和力弱，摩擦系数低，且主要生产原料Ti资源丰富，显示了作为硬质合金升级替代材料的巨大潜力，但因Ni对Ti(C，N)的润湿性比Co差，国内外广泛使用对Ti (C，N)润湿性好的Co取代部分Ni或全部Ni作为粘结剂，以使Ti (C，N)基金属陶瓷具有高的强韧性。然而，Ni的铁磁性/顺磁性转变温度远远低于Co，为354°C，通过合金化可使其铁磁性/顺磁性转变温度降至室温以下，无磁硬质合金采用Ni作粘结剂便是最好的佐证；Co的铁磁性/顺磁性转变温度高达1120°C，“用Co代Ni”导致Ti (C，N)基金属陶瓷中粘结相的铁磁性/顺磁性转变温度难以降至室温以下，即Ti (C，N)基金属陶瓷在室温难以实现无磁化；并且，Co的化学稳定性比Ni低，导致Ti (C，N)基金属陶瓷的化学稳定性下降。因此，采用Ni作粘结剂是制备无磁梯度结构Ti (C，N)基金属陶瓷的必备条件，但由于采用Ni作粘结剂时难以保证Ti (C，N)基金属陶瓷具有高的强韧性，导致目前国内外关于无磁Ti (C，N)基金属陶瓷的研究基本上处于空白状态。
技术实现思路
本专利技术提供一种无磁梯度结构Ti (C，N)基金属陶瓷，同时提供其制备方法，解决现有Ti (C，N)基金属陶瓷所存在的强韧性与无磁性之间的矛盾问题，以使得Ti (C，N)基金属陶瓷在具有高强韧性的同时具有无磁性。本专利技术所提供的一种无磁梯度结构Ti (C，N)基金属陶瓷，以TiC、TiN、N1、Mo2C、WC和Cr3C2粉末作为原料，经球磨混料、模压成形、真空脱脂、真空烧结和高温等静压表面氮化处理制备而成，其特征在于:所制备的无磁梯度结构Ti (C，N)金属陶瓷中，各化学成分的重量百分比为:Τ?35 ~49%，Ν?15 ~35%，Mol4 ~20%，WO ~4%，Cr0.4 ~1.2%，C8 ~11.5%，N2 ~3.2% ；所制备的无磁梯度结构Ti (C，N)金属陶瓷芯部基体组织由Ti (C，N)陶瓷晶粒和Ni基粘结相组成，表面硬化层主要由细小的TiN晶粒组成，抗弯强度≥1800MPa,芯部基体硬度为86.0~92.5HRA，表面硬化层显微维氏硬度为1800~2050kg / mm2。所述的无磁梯度结构Ti (C，N)基金属陶瓷，其特征在于: 所述的原料中至少包括NbC和TaC粉末中的一种，所制备的无磁梯度结构Ti (C，N)基金属陶瓷中，Nb和Ta的重量百分比为:NbO~2%，TaO~5%，且Nb和Ta两者不同时为O。本专利技术的无磁梯度结构Ti (C，N)基金属陶瓷中，TiC的作用是作为硬质陶瓷相，保证该金属陶瓷具有高的硬度和好的耐磨性；TiN的作用是抑制Ti(C，N)陶瓷晶粒长大，提高该金属陶瓷的强韧性；Mo2(^P WC的作用，一方面是改善粘结剂Ni对Ti (C，N)陶瓷晶粒的润湿性，并控制陶瓷晶粒的环形相厚度，提高该该金属陶瓷的强韧性，另一方面，固溶于Ni基粘结相中，致使Ni基粘结相的铁磁性/顺磁性转变温度降至室温以下，使该金属陶瓷实现无磁化；Cr3C2的作用是改善Ti (C，N)陶瓷晶粒环形相的塑性，使Ti (C，N)陶瓷晶粒与Ni基粘结相间的变形协调能力提高，从而提高该金属陶瓷的强韧性。在本专利技术的无磁梯度结构Ti (C，N)基金属陶瓷中，添加NbC和TaC的作用是进一步提高该金属陶瓷的高温刚性、红硬性和抗热震性。所述的无磁梯度结构Ti (C，N)基金属陶瓷的制备方法，包括球磨混料、模压成形、真空脱脂、真空烧结和高温等静压表面氮化处理步骤，其特征在于:(I)球磨混料步骤:根据化学成分重量百分比:Ti35~49%，Nil5~35%，Mol4~20%, WO ~4%，Cr0.4 ~1.2%，C8 ~11.5%，N2 ~3.2%，以 TiC、TiN、N1、Mo2C, WC 和Cr3C2粉末作为原料，配制成混合料，球磨24h~48h获得成分均匀的混合料料衆,硬质合金磨球与混合料的重量比为7:1,球磨介质为无水乙醇,转速为150rpm~250rpm ；(2)模压成形步骤:混合料料浆经干燥、过筛后，添加重量百分比为I~2%的成形剂聚乙二醇(PEG)，在250MPa~400MPa压力下模压成形，获得压坯；(3)真空脱脂步骤:将压坯在250°C~350°C温度下进行真空脱脂，保温时间为4h~10h，得到脱脂压坯；(4)真空烧结步骤:将脱脂压坯在1400°C~1460°C温度下进行真空烧结，保温时间为0.75h~1.5h，得到烧结体；(5)高温等静压表面氮化处理步骤:将烧结体在高纯氮气气氛中进行高温等静压氮化处理，氮气压力为5MPa~lOMPa，氮化温度为1100°C~1250°C，保温时间为4h~24h。所述的无磁梯度结构Ti (C，N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于:所述的球磨混料步骤中，所述原料中至少添加NbC和TaC粉末中的一种，所制备的无磁梯度结构Ti (C，N)金属陶瓷中，Nb和Ta的重量百分比为:NbO~2%，TaO~5%，且Nb和Ta两者不同时为O。本专利技术的无磁梯度结构Ti (C，N)基金属陶瓷，Ni基粘结相中固溶了适量合金元素Mo，使Ni基粘结相的铁磁性/顺磁性本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无磁梯度结构Ti(C，N)基金属陶瓷，以TiC、TiN、Ni、Mo2C、WC和Cr3C2粉末作为原料，经球磨混料、模压成形、真空脱脂、真空烧结和高温等静压表面氮化处理制备而成，其特征在于：所制备的无磁梯度结构Ti(C，N)金属陶瓷中，各化学成分的重量百分比为：Ti35～49％，Ni15～35％，Mo14～20％，W0～4％，Cr0.4～1.2％，C8～11.5％，N2～3.2％；所制备的无磁梯度结构Ti(C，N)金属陶瓷芯部基体组织由Ti(C，N)陶瓷晶粒和Ni基粘结相组成，表面硬化层主要由细小的TiN晶粒组成，抗弯强度≥1800MPa，芯部基体硬度为86.0～92.5HRA，表面硬化层显微维氏硬度为1800～2050kg／mm2。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：熊惟皓，杨青青，张曼，张国鹏，陈肖，黄斌，姚振华，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。