CN103820692B - 一种采用Ni3Al和Ni为粘结剂的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法 - Google Patents

一种采用Ni3Al和Ni为粘结剂的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103820692B
CN103820692B CN201410082829.0A CN201410082829A CN103820692B CN 103820692 B CN103820692 B CN 103820692B CN 201410082829 A CN201410082829 A CN 201410082829A CN 103820692 B CN103820692 B CN 103820692B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ball
powder
milling
vacuum
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410082829.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103820692A (zh
Inventor
熊惟皓
黄斌
杨青青
陈明昆
姚振华
张国鹏
陈肖
陈珊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201410082829.0A priority Critical patent/CN103820692B/zh
Publication of CN103820692A publication Critical patent/CN103820692A/zh
Priority to US14/587,395 priority patent/US9222153B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN103820692B publication Critical patent/CN103820692B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C22C1/051—Making hard metals based on borides, carbides, nitrides, oxides or silicides; Preparation of the powder mixture used as the starting material therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/10—Alloys containing non-metals
    • C22C1/1084—Alloys containing non-metals by mechanical alloying (blending, milling)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/005—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides comprising a particular metallic binder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • B22F2009/041—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by mechanical alloying, e.g. blending, milling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • B22F2009/043—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by ball milling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/047—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy comprising intermetallic compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)

Abstract

一种采用Ni3Al和Ni为粘结剂的Ti(C，N)基金属陶瓷及其制备方法，属于金属陶瓷材料和粉末冶金技术领域。本发明的Ti(C，N)基金属陶瓷，由原料经球磨混料、模压成形、真空脱脂和真空烧结制备而成，所述原料中各化学成分的重量百分比为：TiC34.2～43％、TiN8～15％、Mo10～15％、WC5～10％、石墨0.8～1.0％、Ni20～24％、含B的Ni3Al6～10％。本发明的制备方法，包括Ni3Al粉制备、球磨混料、模压成形、真空脱脂和真空烧结步骤。本发明以Ni粉与含B的Ni3Al粉作为粘结剂，所制备的Ti(C，N)基金属陶瓷，具有优异的抗腐蚀性、抗氧化性和高温力学性能，硬度89.0～91.9HRA，室温抗弯强度≥1600MPa，断裂韧性≥14MPa·m1/2，适合制作高速切削刀具、模具和耐热耐蚀零部件。

Description

一种采用Ni3Al和Ni为粘结剂的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明属于金属陶瓷材料和粉末冶金技术领域，具体涉及一种采用Ni3Al和Ni为粘结剂的Ti(C，N)基金属陶瓷及其制备方法。 
背景技术
为了解决传统WC-Co硬质合金材料面临的W、Co资源瓶颈问题，满足制造业发展对高端工模具的迫切需求，上世纪20年代末30年代初，德国开始用熔点和硬度高、资源丰富的TiC取代WC作陶瓷相，用化学稳定性好和资源较丰富的Ni取代Co作金属粘结剂，制备TiC基金属陶瓷，但由于Ni对Ti(C，N)颗粒的润湿性差，TiC-Ni金属陶瓷难以具有高的强韧性，致使其无法应用。1956年，美国福特汽车公司研究发现，在TiC-Ni金属陶瓷中引入适量Mo，可改善液态Ni对TiC陶瓷晶粒的润湿性，使陶瓷晶粒显著细化和烧结体致密化，从而使材料抗弯强度大幅度提高。这一发现是制备TiC基金属陶瓷的重大技术突破。1971年，奥地利维也纳工业大学R.Kieffer等人研究发现，引入适量TiN后，TiC-Mo2C-Ni金属陶瓷的室温和高温力学性能明显提高，由此掀起了Ti(C，N)基金属陶瓷的研究热潮。 
金属间化合物Ni3Al具有比刚度高、弹性模量高、密度低、抗腐蚀性和高温抗氧化性好，且Ni3Al的屈服强度随温度的升高而增大至700～900℃时达到最大的优异特性，因此采用Ni3Al作粘结剂有利于提高Ti(C，N)基金属陶瓷的抗腐蚀性，抗氧化性和高温力学性能。然而Ni3Al的室温塑性和韧性较差，采用Ni3Al作粘结剂的Ti(C，N)基金属陶瓷室温强韧性低，脆性大，致使其无法工程应用。 
发明内容
本发明提供一种采用Ni3Al和Ni为粘结剂的Ti(C，N)基金属陶瓷，同时提供其制备方法，目的在于使Ti(C，N)基金属陶瓷不仅具有良好的强韧性，还具有优异的抗腐蚀性，抗氧化性和高温力学性能。 
本发明所提供的一种采用Ni3Al和Ni为粘结剂的Ti(C，N)基金属陶瓷，由原料经球磨混料、模压成形、真空脱脂和真空烧结制备而成，其特征在于： 
所述原料由TiC、TiN、Mo、WC、石墨、Ni粉和含B的Ni3Al粉构成，原料中各化学成分的重量百分比为：TiC34.2～43％、TiN8～15％、Mo10～15％、WC5～10％、石墨0.8～1.0％、Ni20～24％、含B的Ni3Al6～10％； 
所述含B的Ni3Al粉中，各组元重量百分比为：Ni87.23～88.48％，Al11.47～12.68％，B0.5～1.0％。 
所述的Ti(C，N)基金属陶瓷的制备方法，包括Ni3Al粉制备、球磨混料、模压成形、真空脱脂和真空烧结步骤，其特征在于： 
(1)Ni3Al粉制备步骤：以纯度≥99.0％的Ni、Al和B粉为原料，按重量百分比Ni87.23～88.48％，Al11.47～12.68％，B0.5～1.0％制成混合料，对混合料进行湿式球磨，获得成分均匀的混合料料浆，混合料料浆干燥后，进行真空热处理获得多孔疏松的含B的Ni3Al烧结块体；将含B的Ni3Al烧结块体粉碎，获得含B的Ni3Al粉； 
(2)球磨混料步骤：采用TiC、TiN、Mo、WC、石墨、Ni粉以及所述含B的Ni3Al粉为原料配制金属陶瓷混合料，原料中各化学成分的重量百分比为：TiC34.2～43％、TiN8～15％、Mo10～15％、WC5～10％、石墨0.8～1.0％、Ni20～24％、含B的Ni3Al6～10％，对金属陶瓷混合料进行湿 式球磨，获得成分均匀的金属陶瓷料浆； 
(3)模压成形步骤：金属陶瓷料浆经干燥、过筛后，添加重量百分比为1％～2％的聚乙二醇(PEG)作为成形剂，在250MPa～400MPa压力下模压成形，获得压坯； 
(4)真空脱脂步骤：将压坯在250℃～350℃温度下，真空脱脂4h～10h，得到脱脂压坯； 
(5)真空烧结步骤：将脱脂压坯在1450℃～1490℃温度下，真空烧结0.75h～1.5h，得到金属陶瓷烧结体。 
所述Ni3Al粉制备步骤中，所述湿式球磨的球磨分散剂为无水乙醇，球磨介质为硬质合金球，球料质量比为5∶1～10∶1，转速为150rpm～250rpm，球磨时间12h～24h；所述真空热处理温度为1000℃～1200℃，真空热处理时间1h～1.5h。 
所述球磨混料步骤中，所述湿式球磨球磨分散剂为无水乙醇，球磨介质为硬质合金磨球，球料质量比为7∶1～10∶1，转速为150rpm～250rpm，球磨时间36h～48h。 
研究证实，Ni3Al对TiC、TiN和WC不仅具有一定的润湿性而且具有一定的溶解度；而且Mo的添加可以改善它们之间的润湿性；研究还表明，随着温度升高Ni3Al的屈服强度会相应地提高，到900℃达到最大值。但是，Ni3Al具有较大的脆性，其中包括本征脆性和环境脆性，其主要原因是：(a)Ni3Al中Ni原子与Al原子之间化合价和电负性相差较大导致晶粒结合强度较弱；(b)由于维持Ni3Al晶界的化学有序性而导致晶界滑移困难；(c)Ni3Al中存在原子尺度的柱状微孔，滑移时会成为裂纹源。环境脆性主要是与环境中的水蒸气有关，Ni3Al与环境中的水蒸气发生反应，吸收O原子而释放 出H原子，H原子吸附在晶界上导致晶界脆性。添加B可以有效的缓解Ni3Al的晶界脆性。研究表明，合金化重量百分比0.1％B可提高Ni3Al50％以上的韧性。B在晶界处偏析，降低晶界脆性主要是通过两种机制：(a)提高晶界结合强度；(b)可以使滑移转移通过晶界，同时B偏析聚集在晶界上阻止了H原子的沿晶界扩散。本发明采用对粘结剂添加微量B，显著改善Ni3Al粘结剂的室温塑性和韧性，使其用于金属陶瓷的粘结相成为可能。 
本发明所提供的制备方法，从综合性能角度考虑，以Ni粉与含B的Ni3Al粉作为粘结剂，通过合金化制备出含B的Ni3Al，再将其与Ni按一定比例混合，作为Ti(C，N)基金属陶瓷的粘结剂，不仅可提高Ti(C，N)基金属陶瓷的抗腐蚀性、抗氧化性和高温力学性能，还可保证其具有良好的室温力学性能。 
本发明所制备的Ti(C，N)基金属陶瓷，具有优异的抗腐蚀性、抗氧化性和高温力学性能，硬度89.0～91.9HRA，室温抗弯强度≥1600MPa，断裂韧性≥14MPa·m1/2，适合制作高速切削刀具、模具和耐热耐蚀零部件。 
说明书附图 
图1为本发明第一组实施例中A1组Ni3Al混合料热处理前后的X射线衍射图谱。 
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进一步说明。 
第一组实施例，包括Ni3Al粉制备、球磨混料、模压成形、真空脱脂和真空烧结步骤： 
(1)Ni3Al粉制备步骤：以纯度≥99.0％的Ni、Al和B粉为原料，按照表1所示重量百分比，制成A1、A2、A3，A4四组混合料，各组混合料原料粉末的平均粒度、纯度与氧含量如表2所示； 
对四组混合料分别进行湿式球磨，获得成分均匀的混合料料浆，混合料料浆干燥后，进行真空热处理获得多孔疏松的含B的Ni3Al烧结块体；将含B的Ni3Al烧结块体粉碎，获得A1～A4四组含B的Ni3Al粉； 
所述湿式球磨的球磨分散剂为无水乙醇，球磨介质为硬质合金球，球磨工艺参数和真空热处理工艺参数如表3所示： 
球料质量比为5∶1～10∶1，转速为150rpm～250rpm，球磨时间12h～24h；所述真空热处理温度为1000℃～1200℃，真空热处理时间1h～1.5h。 
对A1组含B的Ni3Al混合料热处理前后的粉末进行XRD分析，结果如图1所示，图1的横轴为衍射角2θ，单位为“°”；纵轴为强度；图1中下方曲线为热处理前混合料的X射线衍射图谱，上方曲线为热处理后含B的Ni3Al粉的X射线衍射图谱，对照Ni3Al标准粉末衍射卡组(PDF)卡片，表明成功获得含B的Ni3Al粉； 
表1Ni3Al金属间化合物名义成分及各原料的重量百分比 
表2原料粉末平均粒度、纯度及氧含量 
表3Ni3Al的制备工艺 
(2)球磨混料步骤：采用TiC、TiN、Mo、WC、石墨、Ni粉以及所述含B的Ni3Al粉为原料，按照表4所示各化学成分的重量百分比，配制B1～B12共十二组金属陶瓷混合料；分别对十二组金属陶瓷混合料进行湿式球磨，获得成分均匀的B1～B12共十二组金属陶瓷料浆； 
表4B组Ti(C，N)基金属陶瓷各组元的重量百分比 
所述湿式球磨球磨分散剂为无水乙醇，球磨介质为硬质合金磨球，球料质量比为7∶1～10∶1，转速为150rpm～250rpm，球磨时间36h～48h。各组金属陶瓷混合料对应的球磨工艺如表5所示，其中B1～B3组对应A1 组含B的Ni3Al粉，B4～B6组对应A2组含B的Ni3Al粉，B7～B9组对应A3组含B的Ni3Al粉，B10～B12组对应A4组含B的Ni3Al粉； 
(3)模压成形步骤：十二组金属陶瓷料浆经干燥、过筛后，分别添加重量百分比为1％～2％的聚乙二醇(PEG)作为成形剂，在250MPa～400MPa压力下模压成形，获得十二组压坯； 
(4)真空脱脂步骤：将十二组压坯在250℃～350℃温度下，真空脱脂4h～10h，得到十二组脱脂压坯； 
(5)真空烧结步骤：将十二组脱脂压坯在1450℃～1490℃温度下，真空烧结0.75h～1.5h，得到十二组金属陶瓷烧结体； 
各组金属陶瓷料浆的模压成形、真空脱脂、真空烧结工艺如表5所示，其中B1～B3组对应A1组含B的Ni3Al粉，B4～B6组对应A2组含B的Ni3Al粉，B7～B9组对应A3组含B的Ni3Al粉，B10～B12组对应A4组含B的Ni3Al粉； 
表5制备Ti(C，N)基金属陶瓷的工艺参数 
(6)烧结后的各组金属陶瓷烧结体经粗磨处理后，测试硬度、抗弯强度和断裂韧性，其值如表6所示。 
表6B组Ti(C，N)基金属陶瓷的力学性能 
第二组实施例，包括Ni3Al粉制备、球磨混料、模压成形、真空脱脂和真空烧结步骤： 
(1)Ni3Al粉制备步骤： 
与第一组实施例的Ni3Al粉制备步骤完全相同，获得A1～A4四组含B的Ni3Al粉； 
(2)球磨混料步骤：采用TiC、TiN、Mo、WC、石墨、Ni粉以及所述含B的Ni3Al粉为原料，按照表7所示各化学成分的重量百分比，配制C1～C12共十二组金属陶瓷混合料；分别对十二组金属陶瓷混合料进行湿式球磨，获得成分均匀的C1～C12共十二组金属陶瓷料浆； 
所述湿式球磨球磨分散剂为无水乙醇，球磨介质为硬质合金磨球，球料质量比为7∶1～10∶1，转速为150rpm～250rpm，球磨时间36h～48h。各组金属陶瓷混合料对应的球磨工艺如表5所示，其中C1～C3组对应A1组含B的Ni3Al粉，C4～C6组对应A2组含B的Ni3Al粉，C7～C9组对应A3组含B的Ni3Al粉，C10～C12组对应A4组含B的Ni3Al粉； 
表7C组Ti(C，N)基金属陶瓷各组元的重量百分比 
(3)模压成形步骤：十二组金属陶瓷料浆经干燥、过筛后，分别添加重量百分比为1％～2％的聚乙二醇(PEG)作为成形剂，在250MPa～400MPa压力下模压成形，获得十二组压坯； 
(4)真空脱脂步骤：将十二组压坯在250℃～350℃温度下，真空脱脂4h～10h，得到十二组脱脂压坯； 
(5)真空烧结步骤：将十二组脱脂压坯在1450℃～1490℃温度下，真空烧结0.75h～1.5h，得到十二组金属陶瓷烧结体； 
各组金属陶瓷料浆的模压成形、真空脱脂、真空烧结工艺如表5所示，其中C1～C3组对应A1组含B的Ni3Al粉，C4～C6组对应A2组含B的Ni3Al粉，C7～C9组对应A3组含B的Ni3Al粉，C10～C12组对应A4组含B的Ni3Al粉； 
(6)烧结后的各组金属陶瓷烧结体经粗磨处理后，测试硬度、抗弯强度和断裂韧性，其值如表8所示。 
表8C组Ti(C，N)基金属陶瓷的力学性能 
第三组实施例，包括Ni3Al粉制备、球磨混料、模压成形、真空脱脂和真空烧结步骤： 
(1)Ni3Al粉制备步骤： 
与第一组实施例的Ni3Al粉制备步骤完全相同，获得A1～A4四组含B的Ni3Al粉； 
(2)球磨混料步骤：采用TiC、TiN、Mo、WC、石墨、Ni粉以及所述含B的Ni3Al粉为原料，按照表9所示各化学成分的重量百分比，配制D1～D12共十二组金属陶瓷混合料；分别对十二组金属陶瓷混合料进行湿式球磨，获得成分均匀的D1～D12共十二组金属陶瓷料浆； 
所述湿式球磨球磨分散剂为无水乙醇，球磨介质为硬质合金磨球，球料质量比为7∶1～10∶1，转速为150rpm～250rpm，球磨时间36h～48h。各组金属陶瓷混合料对应的球磨工艺如表5所示，其中D1～D3组对应A1组含B的Ni3Al粉，D4～D6组对应A2组含B的Ni3Al粉，D7～D9组对应A3组含B的Ni3Al粉，D10～D12组对应A4组含B的Ni3Al粉； 
表9D组Ti(C，N)基金属陶瓷各组元的重量百分比 
(3)模压成形步骤：十二组金属陶瓷料浆经干燥、过筛后，分别添加重量百分比为1％～2％的聚乙二醇(PEG)作为成形剂，在250MPa～400MPa压力下模压成形，获得十二组压坯； 
(4)真空脱脂步骤：将十二组压坯在250℃～350℃温度下，真空脱脂4h～10h，得到十二组脱脂压坯； 
(5)真空烧结步骤：将十二组脱脂压坯在1450℃～1490℃温度下，真空烧结0.75h～1.5h，得到十二组金属陶瓷烧结体； 
各组金属陶瓷料浆的模压成形、真空脱脂、真空烧结工艺如表5所示，其中D1～D3组对应A1组含B的Ni3Al粉，D4～D6组对应A2组含B的Ni3Al粉，D7～D9组对应A3组含B的Ni3Al粉，D10～D12组对应A4组含B的Ni3Al粉； 
(6)烧结后的各组金属陶瓷烧结体经粗磨处理后，测试硬度、抗弯强度和断裂韧性，其值如表10所示。 
表10D组Ti(C，N)基金属陶瓷的力学性能 

Claims (4)

1.一种采用Ni3Al和Ni为粘结剂的Ti(C，N)基金属陶瓷，由原料经球磨混料、模压成形、真空脱脂和真空烧结制备而成，其特征在于：
所述原料由TiC、TiN、Mo、WC、石墨、Ni粉和含B的Ni3Al粉构成，原料中各化学成分的重量百分比为：TiC34.2～43％、TiN8～15％、Mo10～15％、WC5～10％、石墨0.8～1.0％、Ni20～24％、含B的Ni3Al6～10％；
所述含B的Ni3Al粉中，各组元重量百分比为：Ni87.23～88.48％，Al11.47～12.68％，B0.5～1.0％。
2.权利要求1所述的Ti(C，N)基金属陶瓷的制备方法，包括Ni3Al粉制备、球磨混料、模压成形、真空脱脂和真空烧结步骤，其特征在于：
(1)Ni3Al粉制备步骤：以纯度≥99.0％的Ni、Al和B粉为原料，按重量百分比Ni87.23～88.48％，Al11.47～12.68％，B0.5～1.0％制成混合料，对混合料进行湿式球磨，获得成分均匀的混合料料浆，混合料料浆干燥后，进行真空热处理获得多孔疏松的含B的Ni3Al烧结块体；将含B的Ni3Al烧结块体粉碎，获得含B的Ni3Al粉；
(2)球磨混料步骤：采用TiC、TiN、Mo、WC、石墨、Ni粉以及所述含B的Ni3Al粉为原料配制金属陶瓷混合料，原料中各化学成分的重量百分比为：TiC34.2～43％、TiN8～15％、Mo10～15％、WC5～10％、石墨0.8～1.0％、Ni20～24％、含B的Ni3Al6～10％，对金属陶瓷混合料进行湿式球磨，获得成分均匀的金属陶瓷料浆；
(3)模压成形步骤：金属陶瓷料浆经干燥、过筛后，添加重量百分比为1％～2％的聚乙二醇(PEG)作为成形剂，在250MPa～400MPa压力下模压成形，获得压坯；
(4)真空脱脂步骤：将压坯在250℃～350℃温度下，真空脱脂4h～10h，得到脱脂压坯；
(5)真空烧结步骤：将脱脂压坯在1450℃～1490℃温度下，真空烧结0.75h～1.5h，得到金属陶瓷烧结体。
3.如权利要求2所述的Ti(C，N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：
所述Ni3Al粉制备步骤中，所述湿式球磨的球磨分散剂为无水乙醇，球磨介质为硬质合金球，球料质量比为5∶1～10∶1，转速为150rpm～250rpm，球磨时间12h～24h；所述真空热处理温度为1000℃～1200℃，真空热处理时间1h～1.5h。
4.如权利要求2所述的Ti(C，N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：
所述球磨混料步骤中，所述湿式球磨球磨分散剂为无水乙醇，球磨介质为硬质合金磨球，球料质量比为7∶1～10∶1，转速为150rpm～250rpm，球磨时间36h～48h。
CN201410082829.0A 2014-03-07 2014-03-07 一种采用Ni3Al和Ni为粘结剂的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法 Active CN103820692B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410082829.0A CN103820692B (zh) 2014-03-07 2014-03-07 一种采用Ni3Al和Ni为粘结剂的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法
US14/587,395 US9222153B2 (en) 2014-03-07 2014-12-31 Ti(C,N)-based cermet with Ni3Al and Ni as binder and preparation method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410082829.0A CN103820692B (zh) 2014-03-07 2014-03-07 一种采用Ni3Al和Ni为粘结剂的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103820692A CN103820692A (zh) 2014-05-28
CN103820692B true CN103820692B (zh) 2015-03-04

Family

ID=50755975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410082829.0A Active CN103820692B (zh) 2014-03-07 2014-03-07 一种采用Ni3Al和Ni为粘结剂的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9222153B2 (zh)
CN (1) CN103820692B (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104018052B (zh) * 2014-06-24 2016-08-24 华中科技大学 一种TiC晶须增强金属陶瓷及其制备方法
CN104775046A (zh) * 2015-04-27 2015-07-15 华中科技大学 一种TiC-Ni3Al复合材料及其制备方法
CN105018818B (zh) * 2015-07-30 2017-05-10 华中科技大学 一种采用Ni3Al为粘结剂的TiC基金属陶瓷及其制备方法
CN106011581B (zh) * 2016-05-18 2017-12-22 华中科技大学 一种含钒无磁Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法
CN107099719B (zh) * 2017-04-13 2018-10-02 武汉市腾宁新材料科技有限公司 一种强韧化碳氮化钛基金属陶瓷及制备方法
CN108588462B (zh) * 2018-06-14 2019-12-31 陕西理工大学 复相共强化硬质合金材料的制备方法
CN112410645A (zh) * 2020-11-02 2021-02-26 株洲硬质合金集团有限公司 一种粘结相双强化的金属陶瓷材料及其制备方法
CN113201676B (zh) * 2021-04-01 2022-06-03 三峡大学 一种高温抗氧化性的低粘结相金属陶瓷的制备方法
CN114752835B (zh) * 2022-03-18 2022-10-25 南京航空航天大学 一种具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法
CN115386759B (zh) * 2022-08-26 2023-10-03 西安工业大学 一种Ti(C7,N3)/TiB2/WC微纳米复合金属陶瓷刀具材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1052300B1 (en) * 1999-05-03 2003-03-05 Sandvik Aktiebolag Ti(C,N) - (Ti,Ta,W) (C,N) - Co alloy for toughness demanding cutting tool applications
CN1410574A (zh) * 2002-12-02 2003-04-16 株洲硬质合金集团有限公司 一种金属陶瓷切削刀具材料及其制备方法
CN102632261A (zh) * 2012-04-26 2012-08-15 株洲精工硬质合金有限公司 一种金属陶瓷刀具及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1052300B1 (en) * 1999-05-03 2003-03-05 Sandvik Aktiebolag Ti(C,N) - (Ti,Ta,W) (C,N) - Co alloy for toughness demanding cutting tool applications
CN1410574A (zh) * 2002-12-02 2003-04-16 株洲硬质合金集团有限公司 一种金属陶瓷切削刀具材料及其制备方法
CN102632261A (zh) * 2012-04-26 2012-08-15 株洲精工硬质合金有限公司 一种金属陶瓷刀具及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
细晶粒TiCN-Co金属陶瓷的显微结构与力学性能;李燕等;《材料热处理学报》;20081231;第29卷(第1期);1-4页 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20150252455A1 (en) 2015-09-10
US9222153B2 (en) 2015-12-29
CN103820692A (zh) 2014-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103820692B (zh) 一种采用Ni3Al和Ni为粘结剂的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法
CN109371307A (zh) 一种以高熵合金粉末为粘结剂的wc基硬质合金的制备方法
CN103361533B (zh) 一种碳化钛基固溶体金属陶瓷及其制备方法
CN101255512B (zh) 含硼的碳氮化钛基金属陶瓷刀具材料及其制备工艺
JP6082650B2 (ja) 立方晶窒化硼素焼結体および被覆立方晶窒化硼素焼結体
CN108823478A (zh) 超细高熵合金粘结相金属陶瓷及其制备方法
US20090120011A1 (en) Composite Sintered Body
EP3130685B1 (en) Cermet, method for producing cermet, and cutting tool
CN109487141B (zh) 一种板状碳化物固溶体增韧混晶Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法
CN105734390B (zh) 一种高熵合金结合的立方氮化硼聚晶复合材料的制备方法
JPWO2020090280A1 (ja) 超硬合金、切削工具および超硬合金の製造方法
CN104480336A (zh) 一种耐高温高强WC-Co-Ti3SiC2硬质合金材料的制备方法
CN105018818B (zh) 一种采用Ni3Al为粘结剂的TiC基金属陶瓷及其制备方法
CN1644276A (zh) 制备高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料零件方法
WO2010104094A1 (ja) サーメットおよび被覆サーメット
JP5284684B2 (ja) 超硬質合金
CN104072139A (zh) 金属钛碳化物陶瓷的制备方法
CN102219540A (zh) 多孔Ti(C,N)-TiB2复合材料及其制备方法
CN104775046A (zh) 一种TiC-Ni3Al复合材料及其制备方法
Zhang et al. Preparation and properties of ultra-fine TiCN matrix cermets by vacuum microwave sintering
CN103305712A (zh) 一种碳化钛基硬质合金的生产方法
CN103433488A (zh) 一种氮化钛-铁金属陶瓷的制备方法
CN111321312B (zh) 一种原位生成钨颗粒增强高熵合金基复合材料及制备方法
JP2007145667A (ja) 立方晶窒化硼素焼結体
JP2011256067A (ja) 焼結体、焼結体を用いた切削工具および焼結体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant