CN109402479B - 一种高耐磨强韧性NbC基轻质金属陶瓷合金及其制备方法 - Google Patents
一种高耐磨强韧性NbC基轻质金属陶瓷合金及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及金属陶瓷材料制备技术领域，涉及一种高耐磨强韧性NbC基轻质金属陶瓷合金及其制备方法。本发明的金属陶瓷合金按质量百分比计，其成分为35～90％NbC，5～55％(Nb,M)C，5～30％WC，0～30％TiC，0～30％TiN，0～25％Ti(C,N)，0～20％Ni，0～20％Mo，0～20％Cr，0～15％Fe，0～15％Co，0～20％Mo2C，0～15％TaC，晶粒抑制剂0～2.5％ZrC，0～5％VC，0～5％Cr2C3，0～1.2％炭黑等原料配成混合料，装入不锈钢球磨罐中并加入无水乙醇或己烷等介质和硬脂酸及石蜡或PVA，经球磨、过筛及模压制成坯料、烧结冷却可制得高耐磨强韧性NbC基轻质金属陶瓷合金。本发明所制备的NbC基轻质金属陶瓷合金能够克服了传统WC硬质合金高温耐磨性不足和比重大的缺点，而且价格低廉，工艺简便，适用于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于金属陶瓷材料制备技术领域，具体为一种高耐磨强韧性NbC基轻质金属陶瓷合金及其制备方法。
背景技术
硬质合金具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性，用于制造切削工具、刀具、钴具和耐磨零部件，广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等领域，伴随下游产业的发展，硬质合金市场需求不断加大。并且未来高新技术武器装备制造、尖端科学技术的进步以及核能源的快速发展，将大力提高对高技术含量和高质量稳定性的硬质合金产品的需求。硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物(WC、TiC)微米级粉末为主要成分，以钴(Co)或镍(Ni)、钼(Mo)为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。
目前，切削刀具行业最常用的材料主要采用WC-Co硬质合金，但是其硬质合金具有其下几点不足：其一粘结相采用的主要原料Co，近几年价格波动非常大，导致合金成本持续上涨；其二Co粉在配制过程中具有较强的工业毒性，尤其是WC-Co复合粉会对人体肺部造成的永久伤害；其三随着大量应用的金属材料向高强韧度、高耐磨方向升级更换，对硬质合金材料相关性能要求更加严格，这使得在高温、高速加工等使用条件下WC-Co硬质合金材料性能在某些方面已无法胜任和满足应用要求。因此，取代或部分替换WC-Co硬质合金材料正成为研究热点课题。
发明内容
针对上述传统硬质合金在成本及性能上的不足，本发明的目的在于提供一种高耐磨强韧性NbC基轻质金属陶瓷合金以解决粘结相Co价格高、WC-Co复合粉毒性大以及WC基高温耐磨性不足和比重大的问题。
一种高耐磨强韧性NbC基轻质金属陶瓷合金及其制备方法，包括如下：粉末按质量百分比称取和配制：硬质相粉末化学成分质量百分比为35～90％NbC，0～55％(Nb,M)C；强化相粉末化学成分质量百分比为5～30％WC，0～25％TiC，0～25％TiN，0～25％Ti(C,N)，0～15％Mo2C，0～10％TaC；粘结相基体合金粉末化学成分质量百分比为0～20％Ni，0～20％Mo，0～20％Cr，0～15％Fe，0～15％Co；晶粒抑制剂粉末0～2.5％ZrC，0～2.5％VC，0～5％Cr2C3，以及0～1.2％炭黑粉末。
其中，硬质相粉末、强化相粉末、粘接相粉末、晶粒抑制剂粉末以及炭黑粉末选用微米粉末、亚微米、纳米粉末中的任意一种或几种，即硬质相、强化相、粘接相、晶粒抑制剂中的每种原料均可选用微米粉末、亚微米、纳米粉末中的任意一种或几种。
进一步地，(Nb,M)C的M元素为Mo,W,Ta,Ti,Zr,Cr,V固溶体粉末中的任意一种或几种，其中按照质量分数比Nb占50％～95％。
具体地，此处硬质相粉末化学成分主要为NbC、(Nb,M)C粉末，其中(Nb,M)C粉末中的M元素选为Mo，W，Ta，Ti，Zr，Cr，V等；另外还包括WC，TiC，TiN，Ti(C,N)粉末，添加相选用Mo2C，TaC粉末；粘结相基体合金粉末选用Ni，Mo,Cr，Fe，Co等一种或几种；晶粒抑制粉末VC，ZrC，Cr2C3及炭黑粉末中的任意几种或全部作为预备原材料。
优选地，按重量百分比计，硬质相粉末化学成分质量百分比为硬质相粉末：硬质相粉末：40～60％NbC，10～32％(Nb,M)C粉末；强化相粉末：5～20％WC，2～15％TiC，2～15％TiN，2～15％Ti(C,N)，5～12％Mo2C，0～10％TaC粉末；粘结相粉末：4～20％Ni，4～15％Mo，2～10％Cr，0～10％Fe，0～10％Co粉末；晶粒抑制剂：0.25～1.5％ZrC，0.25～2.5％VC，0.5～3.5％Cr2C3粉末；0.7～1.0％炭黑粉末。
一种高耐磨强韧性NbC基轻质金属陶瓷合金的制备方法，包括以下步骤：
(1)按比例称取上述所列举的原料进行混合，加入研磨介质、分散剂及成型剂，混合均匀后得到预备原料。
(2)将预备原料装入球磨机的研磨硬质合金球磨罐内，进行球磨得到混合物料。
(3)将混合料浆干燥后经过150～250目滤筛或喷雾制粒。
(4)将过筛后的混合物料直接装入模具中压制成坯料。
(5)先将模压成型的坯料装入低压烧结炉，再启动烧结炉电源，并依次进入加热脱脂阶段、固相烧结阶段、液相烧结阶段；在液相阶段采用低压条件下烧结，其烧结气氛为Ar气保护，其充入气体压强为1～10MPa，液相烧结结束后进入随炉冷却阶段，然后出炉取出金属陶瓷合金。
进一步地，步骤(1)中研磨介质为已烷或无水乙醇，其占加入总量的质量分数为0.5～1.8％；分散剂为十二烷基苯璜酸、硬质酸或乙索敏，其质量分数为0.1～0.5％；成型剂是汽油和橡胶、石蜡、聚乙烯醇、合成橡胶、乙二醇或SBS中一种或几种为溶质，其质量分数为2～5％。
进一步地，步骤(2)中的球磨机为滚动型球磨机或行星式球磨机，硬质合金球的球径为6.25～10mm，球料比为4～12:l；所述球磨机的球磨转速为70～120转/分钟，球磨时间为48～144h，其优选时间为64～100h。
进一步地，模具中的压力为350～500MPa，保压时间为15～300s，优选15～30s。
进一步地，加热脱脂过程中按预热、通入气体、升温、保温控温工序进行，加热真空脱脂温度升温至450～800℃，其优选温度为550℃，保温控温时间为45～100min，其温度偏差控制在±0.50℃。此处需要说明的是，通入的气体为氩气气体。
进一步地，固相烧结阶段中加热温度由450～800℃升温至1250～1350℃，加热速率不超过5℃/min，在烧结温度达到900～1100℃、1250～1300℃和1340～1380℃各自范围的某一温度时分别保温45～100min，其温度偏差控制在±0.50℃。此处需要说明的是，此处的烧结温度是达到各阶段范围内的某一具体温度值即可进行保温，然后具体温度偏差控制在±0.50℃内。
进一步地，固相烧结阶段完成后进入液相烧结阶段时，以2～5℃/min的升温速率将温度升高至1410～1480℃，液相烧结阶段的保温时间为45～90min，同时通入1～10MPa的氩气气体，氩气气体纯度大于99.995％，其气压优选2～6MPa，温度偏差控制在±0.50℃内。
进一步地，液相烧结阶段完成后进入随炉冷却阶段，先将温度缓慢冷却1200℃后随炉冷却至室温后获得最终产品。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
(1)本发明提供的金属陶瓷合金采用价格低廉的Ni粉、Cr粉、Fe粉、NbC粉、Mo2C或TiC粉以及炭黑等为原料，NbC是一种具有高强度并且具有很好润湿性的硬质相，通常密度为7.56g/cm3,显微硬度为1961Kg/cm3的熔点为3480℃，相比WC硬质相的密度15.7g/cm3,显微硬度为1780Kg/cm3的熔点为2720℃性能上更具优势，采用NbC作硬质相在配制合金中NbC质量分数为35％～65％占其主要硬质相成分，使其制备合金具有较低的密度，其通常合金密度在6.25～7.6g/cm3；制备时采用固相及液相低压气氛烧结技术相结制备合金，在不降低合金硬度的情况下有效提高合金硬度和耐高温性能。
(2)本发明采用多元合金化元素优化金属陶瓷材料硬质相、湿润相及强化相，通过合金元素对金属相或陶瓷相的有效物相调控改性，降低其膨胀系数，耦合匹配了基体硬质相和粘结相。制备合金中硬质相NbC属于典型的面心立方晶系合金，容易与合金元素Mo，W，Ta，Ti，Zr，Cr，V等结合时生成连续系列固溶体，其形成的均匀固溶体更有利于提高合金耐磨性和抗弯强度，所制造的NbC基金属陶瓷合金抗弯强度达到1800MPa以上，硬度达到85HRA以上，具有优异的综合性能，其工业应用价值高和经济效益良好。
(3)本发明通过固相、液相烧结阶段烧结促进硬质相NbC和(Nb，M)C各元素的固溶扩散反应形成了过渡物相，从而实现NbC或(Nb，M)C为硬质芯相与Ni、Cr、Mo、Fe、Co等金属粘结相在基体中分布均匀，其添加的晶粒抑制剂合金元素能改善粘结相对硬质相NbC的润湿性并抑制晶粒长大，从而使制备合金具有高耐磨、强韧性。
(4)本发明提供的制备方法在液相烧结阶段制定了加压烧结工艺制度，在气氛压力烧结下有效结合，合金采用压力烧结加速了合金烧结致密化的进程，实现减小孔隙度的目的，而孔隙度的减小又必将有助于抗弯强度的提高，保证材料的各项性能；其在冷却方法减少了该类合金残余热应力，有利于合金元素成分均匀分布提高微观组织的均质性。
综上，本发明所制备的NbC基金属陶瓷合金具有密度低，硬度高，耐磨损，抗高温氧化等优异的物理机械性能，其制备工艺简便，操作方便、烧结周期可控性强、工艺成本低、能广泛应用于工业化生产，具有极高的性价比，其制备金属陶瓷合金可为广泛应用的刀具材质及器件提供良好的初始组织状态和优异综合性能基体，是一种合适的替换材料能够替代传统硬质合金材料，能大大节省了W，Co，Ta等战略合金元素的使用，有效地降低了合金的生产成本。
附图说明：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明中实施例3的金属陶瓷合金的1000倍下的金相图。
图2为本发明中实施例3的金属陶瓷合金的10000倍下的扫描电镜图。
图3为本发明中实施例3的金属陶瓷合金的2000倍下的断裂形貌的电镜图。
图4为本发明中实施例3的金属陶瓷合金硬度测试200倍下的裂纹扩展形貌的电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐述本发明。应理解为，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解为，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
需要说明的是：各实施例中NbC粉末配比为Nb/C的原子比为1:1。另外各实施例中(Nb,5Mo,1Zr)C固溶体粉末中各成分含量均为质量百分含量，(Nb,5Mo,1Zr)C粉末应理解为Mo占总含量的5％，表示Zr占总含量的1％，其元素为相应原子配比合成。上述粉末组分采用微分电子天平称量。
实施例1
NbC微米粉末(粒度为FSSS1.2)称重595g，(Nb,5Mo,1Zr)C亚微米粉末(粒度为FSSS0.8)称重100g，粉末粒度为FSSS0.8的WC粉称重100g，粉末粒度为FSSS1.2的Ni粉称重150g，Mo2C微米粉末(粒度为FSSS1.5)称重50g，ZrC微米粉末(粒度为FSSS1.2)称重2.5g，Cr3C2微米粉末(粒度为FSSS1.2)称重2.5g。球磨介质无水乙醇称量800ml，成型剂采用聚乙烯醇称重20g，分散剂采用乙索敏称重1.5g。
(1)球磨混料：按步骤(1)配备的原料粉末放入以直径为10mm的YG6X合金球和无水乙醇为球磨介质,同时加入分散剂乙索敏1.5g和成型剂聚乙烯醇20g置入干净的不锈钢球磨罐中，然后在辊式球磨机上球磨72h，球料比6:1，球磨转速70r/min。湿磨料取出后在真空干燥箱中80℃干燥2.5h，均匀化破碎、采用200目筛孔的滤筛过筛粉末,制成有一定成分和粒度要求的粒料。
(2)将步骤(1)过筛后的混合物粉料直接装入模具在450MPa压力下压制30s后将均匀混合后的粉末制成坯料。
(3)将步骤(2)压制好的毛坯体放入烧结炉内按预热、升温、保温控温工序进行，加热真空脱脂温度升温至480℃，保温控温时间为45min，其温度偏差控制在±0.50℃。
(4)固相烧结阶段：其加热温度由480℃升温至1350℃，加热速率不超过5℃/min，在烧结温度为900℃保温控温时间为60min，1250℃保温控温时间为60min和1360℃保温控温时间为60min，其温度偏差控制在±0.50℃；
液相烧结阶段：其加热温度由1360℃升温至1470℃，升温速率设置为5℃/min内，同时通入5MPa高纯99.9995％氩气气体，在烧结温度为1470℃设置保温控温时间段为90min，其温度偏差控制在±0.50℃。
冷却阶段：其温度缓慢冷却到1200±0.5℃后，随炉冷却至室温，然后出炉取出金属陶瓷合金。
实施例2
NbC微米粉末(粒度为FSSS1.2)称重646g，粉末粒度为FSSS0.8的WC粉称重120g，粉末粒度为FSSS1.2的Ni粉称重180g，Mo2C微米粉末(粒度为FSSS1.5)称重50g，ZrC微米粉末(粒度为FSSS1.2)称重4g。球磨介质无水乙醇称量800ml，成型剂采用聚乙烯醇称重20g，分散剂采用乙索敏称重4g。
(1)球磨混料：按步骤(1)配备的原料粉末放入以直径为10mm的YG6X合金球和无水乙醇为球磨介质,同时加入分散剂乙索敏1.5g和成型剂聚乙烯醇20g置入干净的不锈钢球磨罐中，然后在辊式球磨机上球磨96h，球料比8:1，球磨转速70r/min。湿磨料取出后在真空干燥箱中80℃干燥2.5h，均匀化破碎、采用200目筛孔的滤筛过筛粉末,制成有一定成分和粒度要求的粒料。
(2)将步骤(1)过筛后的混合物粉料直接装入模具在500MPa压力下压制15s后将均匀混合后的粉末制成坯料。
(3)将步骤(2)压制好的毛坯体放入烧结炉内按预热、升温、保温控温工序进行，加热真空脱脂温度升温至450℃，保温控温时间为60min，其温度偏差控制在±0.50℃。
(4)固相烧结阶段：其加热温度由450℃升温至1350℃，加热速率不超过5℃/min，在烧结温度为850℃保温控温时间为60min，1280℃保温控温时间为60min和1350℃保温控温时间为60min，其温度偏差控制在±0.50℃；
液相烧结阶段：其加热温度由1350℃升温至1450℃，升温速率设置为5℃/min内，同时通入5MPa高纯99.9995％氩气气体，在烧结温度为1450℃设置保温控温时间段为90min，其温度偏差控制在±0.50℃。
冷却阶段：其温度缓慢冷却到1200±0.5℃后随炉冷却至室温，然后出炉取出金属陶瓷合金。
实施例3
NbC亚微米粉末(粒度为FSSS0.8)称重665g，(Nb,5Mo,1Zr)C亚微米粉末(粒度为FSSS0.8)称重50g，粉末粒度为FSSS1.2的WC粉称重100g，粉末粒度为FSSS1.2的Ni粉称重120g，Mo2C微米粉末(粒度为FSSS1.5)称重60g，ZrC微米粉末(粒度为FSSS1.2)称重2.5g，VC微米粉末(粒度为FSSS1.0)称重2.5g。球磨介质无水乙醇称量800ml，成型剂采用聚乙烯醇称重20g，分散剂采用乙索敏称重7.5g。
(1)球磨混料：按步骤(1)配备的原料粉末放入以直径为10mm的YG6X合金球和无水乙醇为球磨介质,同时加入分散剂乙索敏1.5g和成型剂聚乙烯醇20g置入干净的不锈钢球磨罐中，然后在辊式球磨机上球磨144h，球料比10:1，球磨转速70r/min。湿磨料取出后在真空干燥箱中80℃干燥3.5h，均匀化破碎、采用200目筛孔的滤筛过筛粉末,制成有一定成分和粒度要求的粒料。
(2)将步骤(1)过筛后的混合物粉料直接装入模具在500MPa压力下压制30s后将均匀混合后的粉末制成坯料。
(3)将步骤(2)压制好的毛坯体放入烧结炉内按预热、升温、保温控温工序进行，加热真空脱脂温度升温至500℃，保温控温时间为60min，其温度偏差控制在±0.50℃。
(4)固相烧结阶段：其加热温度由500℃升温至1310℃，加热速率不超过5℃/min，在烧结温度为850℃保温控温时间为60min，1250℃保温控温时间为60min和1310℃保温控温时间为60min，其温度偏差控制在±0.50℃；
液相烧结阶段：其加热温度由1310℃升温至1430℃，升温速率设置为5℃/min内，同时通入5MPa高纯99.9995％氩气气体，在烧结温度为1430℃设置保温控温时间段为90min，其温度偏差控制在±0.50℃。
冷却阶段：其温度缓慢冷却到1200±0.5℃后随炉冷却至室温，然后出炉取出金属陶瓷合金。
实施例4
NbC亚微米粉末(粒度为FSSS0.8)称重665g，Ti(C,N)微米粉末(粒度为FSSS1.2)称重150g，粉末粒度为FSSS1.2的WC粉称重50g，粉末粒度为FSSS1.2的Ni粉称重100g，粉末粒度为FSSS1.2的Cr粉称重50g,TaC微米粉末(粒度为FSSS1.5)称重60g，ZrC微米粉末(粒度为FSSS1.2)称重5g。球磨介质无水乙醇称量800ml，成型剂采用聚乙烯醇称重20g，分散剂采用乙索敏称重7.5g。
(1)球磨混料：按步骤(1)配备的原料粉末放入以直径为10mm的YG6X合金球和无水乙醇为球磨介质,同时加入分散剂乙索敏1.5g和成型剂聚乙烯醇20g置入干净的不锈钢球磨罐中，然后在辊式球磨机上球磨144h，球料比10:1，球磨转速70r/min。湿磨料取出后在真空干燥箱中80℃干燥3.5h，均匀化破碎、采用200目筛孔的滤筛过筛粉末,制成有一定成分和粒度要求的粒料。
(2)将步骤(1)过筛后的混合物粉料直接装入模具在500MPa压力下压制30s后将均匀混合后的粉末制成坯料。
(3)将步骤(2)压制好的毛坯体放入烧结炉内按预热、升温、保温控温工序进行，加热真空脱脂温度升温至500℃，保温控温时间为60min，其温度偏差控制在±0.50℃。
(4)固相烧结阶段：其加热温度由500℃升温至1310℃，加热速率不超过5℃/min，在烧结温度为850℃保温控温时间为60min，1250℃保温控温时间为60min和1310℃保温控温时间为60min，其温度偏差控制在±0.50℃；
液相烧结阶段：其加热温度由1310℃升温至1430℃，升温速率设置为5℃/min内，同时通入5MPa高纯99.9995％氩气气体，在烧结温度为1430℃设置保温控温时间段为90min，其温度偏差控制在±0.50℃。
冷却阶段：其温度缓慢冷却到1200±0.5℃后随炉冷却至室温，然后出炉取出金属陶瓷合金。
实施例5
NbC微米粉末(粒度为FSSS0.8)称重645g，TiC亚微米粉末(粒度为FSSS0.8)称重50g，TiN亚微米粉末(粒度为FSSS0.8)称重30g，粉末粒度为FSSS1.2的WC粉称重80g，粉末粒度为FSSS1.2的Ni粉称重140g，Mo2C微米粉末(粒度为FSSS1.5)称重50g，ZrC微米粉末(粒度为FSSS1.2)称重2.5g，VC微米粉末(粒度为FSSS1.0)称重2.5g。球磨介质无水乙醇称量800ml，成型剂采用聚乙烯醇称重20g，分散剂采用乙索敏称重7.5g。
(1)球磨混料：按步骤(1)配备的原料粉末放入以直径为10mm的YG6X合金球和无水乙醇为球磨介质,同时加入分散剂乙索敏1.5g和成型剂聚乙烯醇20g置入干净的不锈钢球磨罐中，然后在辊式球磨机上球磨64h，球料比10:1，球磨转速70r/min。湿磨料取出后在真空干燥箱中80℃干燥3h，均匀化破碎、采用200目筛孔的滤筛过筛粉末,制成有一定成分和粒度要求的粒料。
(2)将步骤(1)过筛后的混合物粉料直接装入模具在450MPa压力下压制15s后将均匀混合后的粉末制成坯料。
(3)将步骤(2)压制好的毛坯体放入烧结炉内按预热、升温、保温控温工序进行，加热真空脱脂温度升温至480℃，保温控温时间为60min，其温度偏差控制在±0.50℃。
(4)固相烧结阶段：其加热温度由480℃升温至1330℃，加热速率不超过5℃/min，在烧结温度为900℃保温控温时间为60min，1280℃保温控温时间为60min和1330℃保温控温时间为60min，其温度偏差控制在±0.50℃；
液相烧结阶段：其加热温度由1330℃升温至1450℃，升温速率设置为5℃/min内，同时通入5MPa高纯99.9995％氩气气体，在烧结温度为1450℃设置保温控温时间段为90min，其温度偏差控制在±0.50℃。
冷却阶段：其温度缓慢冷却到1200±0.5℃后随炉冷却至室温，然后出炉取出金属陶瓷合金。
对比例
对比例1选用WC微米粉末称重920g，Co粉称重80g；制备方法同实施例1。
对比例2选用WC微米粉末称重900g，Co粉称重100g；制备方法同实施例3。
为了对本发明各个实施例得到的金属陶瓷合金的性质进行验证，以上述各实施例的产品进行相关参数的测定。
高温耐磨性试验：HAT高温耐磨试验机在不同温度下的磨损量采用冲蚀角90°，压力为0.445MPa下每次试验需取3块试样进行平行试验。试样尺寸为100mm×100mm×(25～35)mm或120mm×120mm×(65～75)mm。其选用试样试验表面平整,无肉眼可见的裂纹。试验结束,如果试样被磨穿,本次试验无效选用5～7块试样结果平均值为测试结果。
磨损量计算公式可采用A＝(M1-M2)/B＝M/B，A表示每个试样的磨损量(cm3)，根据试样的质量与体积,计算出试样的体积密度B,单位表示体积密度g.cm-3；M1为试验前试样质量(g)；M2为试验后试样质量(g)；M为试验后质量损失量(cm3)。
表1高温下NbC基轻质金属陶瓷合金与WC基合金的耐磨性能试验
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种高耐磨强韧性NbC基轻质金属陶瓷合金，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分：硬质相粉末：40～60％NbC，10～32％(Nb,M)C粉末；强化相粉末：5～20％WC，2～15％TiC，2～15％TiN，2～15％Ti(C,N)，5～12％Mo2C，0～10％TaC粉末；粘结相粉末：4～20％Ni，4～15％Mo，2～10％Cr，0～10％Fe，0～10％Co粉末；晶粒抑制剂：0.25～1.5％ZrC，0.25～2.5％VC，0.5～3.5％Cr2C3粉末；0.7～1.0％炭黑粉末；其中，所述硬质相粉末、强化相粉末、粘结 相粉末、晶粒抑制剂粉末以及炭黑粉末选用微米粉末、亚微米粉末 、纳米粉末中的任意一种或几种；所述(Nb,M)C的M元素为Mo,W,Ta,Ti,Zr,Cr,V固溶体粉末中的任意一种或几种，其中按照质量分数比Nb占50％～95％。
2.根据权利要求1所述的一种高耐磨强韧性NbC基轻质金属陶瓷合金的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
(1)按比例称取相应原料粉末并进行混合，加入研磨介质、分散剂及成型剂，混合均匀后得到预备原料；
(2)将预备原料装入球磨机的研磨硬质合金球磨罐内，进行球磨后获得混合料浆；
(3)将混合料浆干燥后经过150～250目进行滤筛或喷雾制粒；
(4)将过筛后的混合物料直接装入模具中压制成坯料；
(5)先将模压成型的坯料装入低压烧结炉，再启动烧结炉电源，并依次进入加热脱脂阶段、固相烧结阶段、液相烧结阶段；在液相阶段采用低气压条件下烧结，其烧结气氛为Ar气保护，其充入气体压强为1～10MPa，液相烧结结束后进入随炉冷却阶段，然后出炉取出金属陶瓷合金。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中研磨介质为已烷或无水乙醇，其占混合料总量的质量分数为0.5～1.8％；所述分散剂为十二烷基苯璜酸、硬质酸或乙索敏，其质量分数为0.1～0.5％；所述成型剂是汽油和橡胶、石蜡、聚乙烯醇、合成橡胶、乙二醇或SBS中一种或几种为溶质，其质量分数为2～5％。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的球磨机为滚动型球磨机或行星式球磨机，所述硬质合金球的球径为6.25～10mm，球料比为4～12:l；所述球磨机的球磨转速为70～120转/分钟，球磨时间为48～144h。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，将干燥后制粒粉末填入成型模具中，然后在压强为350～500MPa下压制成所需尺寸形状的样品或产品，保压时间为15～300s。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述加热脱脂过程中按预热、通入气体、升温、保温控温工序进行，脱脂温度升温至450～800℃，然后保温50～100min。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述固相烧结阶段中加热温度由450～800℃升温至1250～1350℃，加热速率不超过5℃/min，在烧结温度达到900～1150℃、1200～1320℃和1340～1380℃各自范围的某一温度时分别保温45～100min。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述固相烧结阶段完成后进入液相烧结阶段时，以2～5℃/min的升温速率将温度升高至1410～1480℃，液相烧结阶段的保温时间为45～90min，同时通入1～10MPa的氩气气体，氩气气体纯度大于99.995％。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述液相烧结阶段完成后进入随炉冷却阶段，先将温度缓慢冷却1200℃后随炉冷却至室温后获得最终产品。
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