CN109518059A - 一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷及其制备方法 - Google Patents

一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及硬质合金材料技术领域，公开了一种TiC‑Fe‑Ni‑Cu‑Mo2C金属陶瓷及其制备方法。本发明在TiC‑Ni‑Mo2C金属陶瓷的基础上加入Cu与Fe，制备一种TiC‑Fe‑Ni‑Cu‑Mo2C新型金属陶瓷。本发明提供的TiC‑Fe‑Ni‑Cu‑Mo2C金属陶瓷在导热性上有显著地改进，并且加入了Fe与Cu后，材料的抗弯强度和硬度都有所增强。制备的金属陶瓷在与铁基基件焊接时有良好的焊接性能，且具有优异的耐高温性能。

Description

一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及硬质合金材料技术领域，更具体的，涉及一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷及其制备方法。
背景技术
金属陶瓷是一种复合材料，由金属和陶瓷原料制成的材料，兼有金属和陶瓷的某些优点，如金属的韧性和抗弯性，陶瓷的耐高温、高强度和抗氧化性能等。根据各组成相所占百分比不同，金属陶瓷分为以陶瓷为基质和以金属为基质两类。金属基金属陶瓷通常具有高温强度高、密度小、易加工、耐腐蚀、导热性好等特点，因此常用于制造飞机和导弹的结构件、发动机活塞、化工机械零件等。陶瓷基金属陶瓷主要可以分为氧化物基金属陶瓷、碳化物基金属陶瓷、氮化物基金属陶瓷、硼化物基金属陶瓷和硅化物基金属陶瓷。
现有的60TiC-Ni-10Mo2C金属陶瓷材料具有良好的硬度与抗弯强度，TiC是材料的主体成分，，在60TiC-Ni-10Mo2C金属陶瓷与Fe基基材的焊接中，由于TiC的导热性低以及TiC与Fe的润湿性差，导致其在与铁基基件的焊接性能不好，限制了其应用范围。所以开发一种导热性优良且与能与铁基基件良好焊接的金属陶瓷是有必要的。
发明内容
针对现有技术中的不足，改善原材料的导热性能和焊接性能，提供一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷。在60TiC-Ni-10Mo2C的基础上添加Fe与Cu来替代60TiC-Ni-10Mo2C中部分的Ni可以有效地提高金属陶瓷的导热性和与铁基基材的焊接性能。
本发明还提供一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷，以60TiC-Ni-10Mo2C为基础，添加Fe与Cu，按照如下重量百分比的组分进行混合料配比：
一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷的制备方法，具体的制备步骤为：
S1.按照所述一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷的配比进行配料，配料后进行湿磨得到浆料；
S2.将浆料干燥，将干燥后的料粉进行掺胶，然后压制成型，再进行脱胶烧结即得到TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷。
进一步地，步骤S1所述TiC的费氏粒度为2μm。
进一步地，步骤S1所述Ni的费氏粒度为2μm。
进一步地，步骤S1所述Mo2C的费氏粒度为2μm。
进一步地，步骤S1所述湿磨的球料比为6:1。
进一步地，步骤S1所述湿磨的湿磨介质为含水量为5wt％的工业酒精。
进一步地，步骤S1所述湿磨的时间为80～100h。
进一步地，步骤S2所述脱胶烧结的温度为1400～1600℃。
进一步地，步骤S2所述脱胶烧结的烧结时间为1～3h。
与现有技术相比，有益效果是：
本发明提供的TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷在热导率上有显著地改进，并且加入了Fe与Cu后，材料的抗弯强度和硬度都有所增强。在与铁基基件焊接时有良好的焊接性能，且具有优异的耐高温性能。
具体实施方式
实施例1
一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷的制备方法，具体制备步骤如下：
S1.按照金属陶瓷的原料配比进行配料，其中TiC粉含量为60wt％，Ni粉含量为21wt％，Mo2C粉含量为10wt％，Fe的添加量为4wt％，Cu的添加量为5wt％，配置的混合料为0.5Kg。将0.5Kg混合料加入容积为2L的球磨筒中，加入硬质合金研磨棒3Kg，湿磨介质为含水量为5wt％的工业酒精，湿磨时间为90h，湿磨后得到浆料。
S2.将浆料干燥，将干燥后的料粉进行掺胶，然后压制成型，再在1480℃下脱胶烧结，保温1h即得到TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷。
制得的试样条规格为5.25mm×6.5mm×20mm，并对其进行物理性能与导热性能检测。
实施例2
本实施例参照实施例1的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤S1中原料配比为：TiC粉含量为60wt％，Ni粉含量为12wt％，Mo2C粉含量为10wt％，Fe的添加量为8wt％，Cu的添加量为10wt％。
实施例3
本实施例参照实施例1的制备方法，与实施例1的区别在于，步骤S1中原料配比为：TiC粉含量为60wt％，Ni粉含量为16wt％，Mo2C粉含量为10wt％，Fe的添加量为6wt％，Cu的添加量为8wt％。
实施例4
本实施例参照实施例1的制备方法，与实施例1的区别在于，湿磨时间为80h，脱胶烧结的温度为1400℃，保温时间为3h。
实施例5
本实施例参照实施例1的制备方法，与实施例1的区别在于，湿磨时间为100h，脱胶烧结的温度为1600℃，保温时间为2h。
对比例1
本对比例参照实施例1的制备方法，与实施例1的区别在于，未加入Fe与Cu，原料配比中TiC粉含量为60wt％，Ni粉含量为30wt％，Mo2C粉含量为10wt％。
对比例2
本对比例参照实施例1的制备方法，与实施例1的区别在于，湿磨时间为70h，脱胶烧结的温度为1300℃，保温时间为4h。
本对比例制备的金属陶瓷在导热率、抗弯强度有所提升，但提升幅度小，与铁基基件焊接性能有所提升。
对比例3
本对比例参照实施例1的制备方法，与实施例1的区别在于，湿磨时间为110h，脱胶烧结的温度为1700℃，保温时间为0.5h。
本对比例制备的金属陶瓷在导热率、抗弯强度有所提升，但提升幅度小，与铁基基件焊接性能有所提升。
将实施例1、实施例2、实施例3以及对比例1中制备的TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷试样条进行物理性能与导热性能测试，得到的结果如下表1：
表1
编号 类别 硬度/HRA 抗弯强度/MPa 热导率/W/(m×k)
1 实施例1 89.5 1869 25
2 实施例2 89.8 1833 32
3 实施例3 89.6 1854 28
4 对比例1 89 1685 19
如表1所示，在加入了Fe与Cu后，硬度有所提高，抗弯强度提升明显，Cu的加入使材料导热性有大幅提升，Fe的加入使材料在与铁基基材焊接时显现出良好的焊接性能，相比于改进前的60TiC-Ni-10Mo2C材料，导热性能与铁基基件的焊接性能有显著的改善。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷，其特征在于，以60TiC-Ni-10Mo2C为基础，添加Fe与Cu，按照如下重量百分比的组分进行混合料配比：
2.一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷的制备方法，其特征在于，具体的制备步骤为：
S1.按照权利要求1所述一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷的配比进行配料，配料后进行湿磨得到浆料；
S2.将浆料干燥，将干燥后的料粉进行掺胶，然后压制成型，再进行脱胶烧结即得到TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷。
3.根据权利要求2所述一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S1所述TiC的费氏粒度为2μm。
4.根据权利要求2所述一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S1所述Ni的费氏粒度为2μm。
5.根据权利要求2所述一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S1所述Mo2C的费氏粒度为2μm。
6.根据权利要求2所述一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S1所述湿磨的球料比为6:1。
7.根据权利要求2所述一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S1所述湿磨的湿磨介质为含水量为5wt％的工业酒精。
8.根据权利要求2所述一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S1所述湿磨的时间为80～100h。
9.根据权利要求2所述一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S2所述脱胶烧结的温度为1400～1600℃。
10.根据权利要求2所述一种TiC-Fe-Ni-Cu-Mo2C金属陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤S2所述脱胶烧结的烧结时间为1～3h。
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