CN110396632B - 一种具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法 - Google Patents

一种具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法。该金属陶瓷的环芯结构具有完整的内﹑外环相，环芯相粒径分布窄且组织分布均匀。制备该金属陶瓷的原料粉末包括重量份数为40～55的Ti(C,N)粉﹑0.5～5份的碳化钛粉﹑10～30份的过渡族金属碳化物粉﹑8～25份的铁族金属粘结相以及0.05～1.5份的碳粉。该金属陶瓷的制备方法的特点在于两步球磨和固相氮分压长时间烧结，该金属陶瓷在保持良好耐磨性的基础上，具有较常规环芯结构金属陶瓷更高的抗弯强度和断裂韧性，可广泛应用于轴承料、切削刀具、模具材料等领域。

Description

一种具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法，属于金属陶瓷技术领域。
背景技术
Ti(C,N)基金属陶瓷具有高硬度，良好的化学稳定性，因此可做为耐磨工件，切削刀具和恶劣环境下工作的轴承及量规量具。但是，大多Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度及断裂韧性不及传统硬质合金材料，使其应用领域较为受限。金属陶瓷的这种物化性能主要归因于常规粘结相Ni和Co等对陶瓷相Ti(C,N)不够浸润，以至烧结后，金属陶瓷的金属及陶瓷界面强度较弱，在一定的热冲击或瞬间外应力下，容易出现失效。目前，最有效的方法为在Ti(C,N)基金属陶瓷中加入一些润湿性较好的碳化物，如WC,Mo2C等，能够有效的提高材料的烧结活性及机械性能。基于此，金属陶瓷的典型显微组织显现为一种环芯相，即陶瓷晶粒存在不同成分，但晶体结构一致的核壳结构。
环芯相的形成可以细化Ti(C,N)基金属陶瓷的组织结构，改善粘结相与陶瓷颗粒的润湿性，提高陶瓷与金属的界面结合强度。附图1为现有技术制备的典型Ti(C,N)基金属陶瓷组织形貌及微观结构。然而从图中可以看出，现有技术中的环芯结构存在内环相不完整、环芯界面结构不均一的问题，这将大幅降低Ti(C,N)基金属陶瓷的力学性能。
究其原因，内外环相的形貌和成分主要取决于各形成阶段的冶金反应速率及体系的平衡态成分。低温开孔阶段较液相反应的溶质传质速率慢﹑氮势低，且其WC/Mo2C与Ti(C,N)的溶解度差异较液相阶段的大，致使内环相优先在Ti(C,N)颗粒与富W/Mo的粘结相的接触点析出时，且较外环相富W/Mo而贫N。内环相中贫N富W/Mo的成分使其晶格参数介于外环相与芯相之间(如附图1(b-c))，可降低由外环与芯相直接共格引发的内应力。Ti(C,N)颗粒由于内环相不均匀引起了环芯界面结构不均一。内环相的不完整将引起环芯相内界面结构的不均一，提高陶瓷相的内界面应力。基于此，构建均质的内环相析出条件，获得低界面内应力环芯相组织是制备高强韧Ti(C,N)基金属陶瓷的必要条件。
发明内容
针对现有技术中Ti(C,N)基金属陶瓷环芯相的不均质特性，本发明的目的在于提供一种高强韧的具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明一种具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷：其原料以质量百分比计包括下述组分：Ti(C,N)40～55wt％﹑碳化钛0.5～5wt％，其他过渡金属碳化物10～30wt％，粘结相8～25％，碳粉0.05～1.5％；所述其他金属碳化物选自碳化钨﹑碳化钼﹑碳化钽﹑碳化铌﹑碳化铬﹑碳化钒﹑碳化锆中的至少一种，且包含碳化钨或碳化钼；所述粘结相选自镍和/或钴。
在本发明中，由于碳化钛也属于过渡金属碳化物，因此将除碳化钛之外的过镀金属碳化物定义为其他金属碳化物。
本发明所提供的Ti(C,N)基金属陶瓷，额外加入了碳化钛，发明人发现，通过在原料中额外配入少量的碳化钛，可以促进内环相的快速析出，抑制芯相中N的挥发而导致的N损失。
优选的方案，其原料以质量百分比计包括下述组分：Ti(C,N)43～55wt％﹑碳化钛2～5wt％，其他过渡金属碳化物29～30wt％，粘结相9～25％，碳粉0.2～0.8％。
优选的方案，所述Ti(C,N)基金属陶瓷的硬质相组织结构为环芯结构，所述环芯结构由黑芯相，包覆黑芯相的内环相，以及包覆内环相的外环相组成；其中黑芯相的成份为Ti(C,N)，内环相与外环相的成份为(Ti,M)(C,N)固溶体，其中M为W、Mo、Ta、Nb、Cr、V、Zr中的至少一种，且包含W或Mo。
本发明中所提供的Ti(C,N)基金属陶瓷其环芯结构是一种均质完整的环芯结构，内环呈亮白色，组织完整，均匀包覆了黑芯相，外环呈灰色，组织完整，均匀的包覆着内环相。
本发明一种具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，包括如下步骤：按设计比例配取各原料，然后将碳化钛与其他过渡金属碳化物进行第一次球磨，获得二次碳化物粉末，再将二次碳化物粉末与Ti(C,N)、粘结相、碳粉进行第二次球磨获得混合料，在混合料中加入成形剂，制粒获得预压粉末，压制成形获得压坯；压坯经脱脂烧结、固相烧结、高温烧结，冷却即得Ti(C,N)基金属陶瓷；
所述固相烧结时通入氮气和氩气的混合气体，并控制混合气体中，氮气和氩气的体积比为1～3:7～9；同时烧结气压为0.5～5KPa。
本发明所提供的制备方案，首先将碳化钛与其他过渡金属碳化物先进行球磨获得活化的二次碳化物粉末，可促进二次碳化物在粘结相的扩散反应速度，从而可进一步加速内环相的形成，抑制脱氮行为，而同时本发明中，在固相烧结过程中，引入氮分压烧结，进一步抑制了金属陶瓷的脱氮行为。
在本发明中，所述烧结气压为绝对气压，发明人发现，烧结试样的平衡氮分压较低，那通入纯氮气压值很低，而通入混合气体可以提高气体的可控窗口，易于控制，也使得烧结样品周边的氮气氛较为均匀。
优选的方案，所述第一次球磨为湿法球磨，球磨介质为无水乙醇，球料比为8～15：1，转速为80～160r/min，球磨时间为20～40h；
优选的方案，所述第二次球磨，球料比为5～12：1，转速为80～120r/min，球磨时间为40～60h。
优选的方案，所述成形剂为石蜡，其添加量为混合料的2～5wt％。
优选的方案，在混合料中加入成形剂后，进行真空搅拌1-3h，真空干燥，过100目筛取筛下物即为预压粉末，所述真空干燥温度为80～120℃，时间为4～24h。
优选的方案，所述压制成形的压力为150～250MPa，保压时间为8～20s。
优选的方案，所述脱脂烧结在真空条件下进行，脱脂烧结温度为350～450℃，时间为1-3h。
优选的方案，所述固相烧结的温度为1200～1300℃，时间为2～5h。
作为进一步的优选，所述固相烧结的温度为1230～1250℃，时间为3～5h。
本发明中，相对于现有技术，进行了更长时间的固相保温，发明人发现，通过更长时间的固相保温可以可有效促进内环相的溶解-析出过程，使得内环相较短时间烧结的更加均匀完整。
优选的方案，所述高温烧结在真空条件下进行，高温烧结的的温度为1430～1550℃，保温时间为1～3h。
在实际操作过程中，真空脱脂烧结、固相烧结、高温烧结(液相烧结)均在同一烧结炉中进行，先在真空条件下，完成脱脂烧结，然后继续升温，达到固相烧结温度时通入一定量的氮气和氩气的混合气体，完成固相烧结后，继续升温，同时抽真空，在真空条件下进行高温烧结，并控制真空条件下的真空度≤10Pa。
本发明在原理和优势：
在本发明的技术方案中，所提供的Ti(C,N)基金属陶瓷与传统的Ti(C,N)基金属陶瓷相比，该金属陶瓷具有完整的内环结构，该结构的获得主要是基于本发明的以下改进协同增效获得的：
1)额外加入了碳化钛，发明人发现，通过在原料中额外配入少量的碳化钛，可以促进内环相的快速析出，抑制芯相中N的挥发而导致的N损失。
2)先将过渡金属碳化物先进行球磨获得活化的二次碳化物粉末，可促进二次碳化物在粘结相的扩散反应速度，从而可进一步加速内环相的形成，抑制脱氮行为。
发明人发现通过优先球磨破碎二次碳化物和少量的碳化钛，可大大提高低温下，碳化钛和二次碳化物在粘结相中的扩散传质速率，比表面积，以在芯相表面较现有技术更快的析出内环相，利于完整内环相的形成，在液相形成前，碳化物的快速溶解可以降低粘结相的粘度，使得粘结相软化并逐渐在Ti(C,N)颗粒表面形成一层包覆膜，这样完整的内环相的形成条件就更加充分。
3)相对于现有技术，进行了更长时间的固相保温，发明人发现，通过更长时间的固相保温可以可有效促进内环相的溶解-析出过程，使得内环相较短时间烧结的更加均匀完整。
4)在固相烧结过程中，引入氮分压烧结，进一步抑制金属陶瓷了的脱氮行为。
本发明方法所制得的金属陶瓷具有以下效果：
⑴本发明所得Ti(C,N)基金属陶瓷具有更细的晶粒尺寸；均质完整内环相的快速析出，可以避免Ti(C,N)芯相颗粒的合并长大，致使金属陶瓷的组织更加均匀，晶粒尺寸均一；
⑵该金属陶瓷的C/N比更易于控制；在烧结开孔阶段，内环相的形成可防止芯相与粘结相的接触，减缓或抑制因芯相中N的挥发而导致的N损失；
⑶该金属陶瓷的环芯相结构错配度较小且呈均匀梯度变化，材料具有更高的断裂韧性和机械强度。
通过检测，本发明所得的Ti(C,N)基金属陶瓷材料具有较高的硬度(HRA90～94)、良好的抗弯性能(σb＝1800～2800MPa)和断裂韧性(KIC＝12～20MPa·m1/2)，同时拥有优良的化学稳定性和抗氧化性，因此具有较好的耐磨性、红硬性和较长的使用寿命，在保持较高硬度、良好耐磨性的基础上，较大幅度地提高其抗弯强度和断裂韧性。可广泛应用于轴承材料、切削刀具、模具材料等领域，拥有十分广阔的市场前景。
附图说明
图1为对比例1(现有技术)中Ti(C,N)基金属陶瓷组织形貌及微观结构图，其中，图1(a)背散射模式扫描照片，环芯结构陶瓷相和金属粘结相均被标明；图1(b)Ti(C,N)基金属陶瓷XRD中(200)峰的慢扫图谱，经分峰处理后，得到对应内外环和芯相的衍射峰；图1(c)环芯相密排面的结构示意图；图1(d)环芯相的TEM形貌，显示内环相的不均性，其中a1为环芯界面处的选区电子衍射；图1(e)界面1处内环-芯相的高分辨图，其中b1和b2分别为环相与芯相的原子排布；图1(f)界面2处外环-芯相的高分辨图，其中c1为曲折界面处的原子排布。
图2为实施例1中的均质环芯相结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的SEM图
具体实施方式
实施例1
43Ti(C,N)-4TiC-15WC-9Mo2C-5TaC-24.5Ni-0.5C金属陶瓷
本实施例1中金属陶瓷成分原料质量份数如下：43份的Ti(C,N)粉末，4份的TiC粉末，15份的WC粉末，9份的Mo2C粉末，5份的TaC粉末，24.5份的Ni粉和0.5份的碳粉，总量为100份。
所述金属陶瓷的制备步骤为：将称量好TiC/WC/Mo2C/TaC粉末置于球磨罐内，加入无水乙醇直至没过球和粉末表面；将球磨桶进行滚筒球磨，球料比为10：1，转速为100r/min，球磨时间为20h，经干燥后真空保存；之后进行二次球磨，球料比为8：1，转速为100r/min，球磨时间为60h；球磨后，在混合料中加入3％的熔融石蜡，进行真空搅拌2h；将粉末进行真空干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为8h；之后将粉末过100目筛网，进行冷压，压制压力位200MPa，保压10s；然后将压坯置于气氛烧结炉中进行脱脂-烧结，真空脱脂温度为400℃，保温2h，固相保温温度为1250℃，保温3h，且在保温初始通入氮气和氩气为2：8的混合气体，致使烧结气压为1800Pa，保温结束后，随后继续真空烧结，烧结温度为1470℃，保温1h；之后获得金属陶瓷；
图2为实施例1中的均质环芯相结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的SEM图，从图2可以看出，实施例1中所得Ti(C,N)基金属陶瓷具有完整均匀的内环相，同时整个环芯相粒径分布窄且组织分布均匀
同时，经检测，该金属陶瓷硬度为91.8HRA，弯强度为3250MPa，断裂韧性为16.5MPa·m1/2。
实施例2
50Ti(C,N)-2TiC-15WC-9Mo2C-5TaC-18.8Ni-0.2C金属陶瓷
本实施例2中金属陶瓷成分原料质量份数如下：50份的Ti(C,N)粉末，2份的TiC粉末，15份的WC粉末，9份的Mo2C粉末，5份的TaC粉末，18.8份的Ni粉和0.2份的碳粉，总量为100份。
所述金属陶瓷的制备步骤为：将称量好TiC/WC/Mo2C/TaC粉末置于球磨罐内，加入无水乙醇直至没过球和粉末表面；将球磨桶进行滚筒球磨，球料比为12：1，转速为120r/min，球磨时间为30h，经干燥后真空保存；之后进行二次球磨，球料比为12：1，转速为100r/min，球磨时间为60h；球磨后，在混合料中加入2％的熔融石蜡，进行真空搅拌2h；将粉末进行真空干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为8h；之后将粉末过100目筛网，进行冷压，压制压力位200MPa，保压10s；然后将压坯置于气氛烧结炉中进行脱脂-烧结，真空脱脂温度为400℃，保温2h，固相保温温度为1250℃，保温3h，且在保温初始通入氮气和氩气为2：8的混合气体，致使烧结气压为2000Pa，保温结束后，随后继续真空烧结，烧结温度为1470℃，保温1h；之后获得金属陶瓷；
经检测，该金属陶瓷硬度为92.6HRA，弯强度为2550MPa，断裂韧性为12.6MPa·m1 /2。
实施例3
55Ti(C,N)-5TiC-24WC-6TaC-5Ni-4.2Co-0.8C金属陶瓷
本实施例3中金属陶瓷成分原料质量份数如下：65份的Ti(C,N)粉末，5份的TiC粉末，18份的WC粉末，2份的TaC粉末，5份的Ni粉和4.2份的钴，0.8份的碳粉，总量为100份。
所述金属陶瓷的制备步骤为：将称量好TiC/WC/TaC粉末置于球磨罐内，加入无水乙醇直至没过球和粉末表面；将球磨桶进行滚筒球磨，球料比为15：1，转速为140r/min，球磨时间为20h，经干燥后真空保存；之后进行二次球磨，球料比为10：1，转速为100r/min，球磨时间为50h；球磨后，在混合料中加入2％的熔融石蜡，进行真空搅拌2h；将粉末进行真空干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为8h；之后将粉末过100目筛网，进行冷压，压制压力位200MPa，保压10s；然后将压坯置于气氛烧结炉中进行脱脂-烧结，真空脱脂温度为400℃，保温2h，固相保温温度为1230℃，保温5h，且在保温初始通入氮气和氩气为1：9的混合气体，致使烧结气压为3000Pa，保温结束后，随后继续真空烧结，烧结温度为1500℃，保温1h；之后获得金属陶瓷；经检测，实施例2所得金属陶瓷硬度为93.5HRA，弯强度为2330MPa，断裂韧性为10.8MPa·m1/2。
对比例1
52Ti(C,N)-17WC-7Mo2C-5TaC-10Ni-8Co-1.0C金属陶瓷
本对比例1中金属陶瓷成分原料质量份数如下：52份的Ti(C,N)粉末，17份的WC粉末，7份的Mo2C粉末，5份的TaC粉末，10份的Ni粉，8份的Co粉和0.2份的碳粉，总量为100份。
所述金属陶瓷的制备步骤为：将称量好所有名义成分的粉末置于球磨罐内，加入无水乙醇直至没过球和粉末表面；将球磨桶进行滚筒球磨，球料比为10：1，转速为120r/min，球磨时间为60h；球磨后，在混合料中加入2％的熔融石蜡，进行真空搅拌2h；将粉末进行真空干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为8h；之后将粉末过100目筛网，进行冷压，压制压力位200MPa，保压10s；然后将压坯置于气氛烧结炉中进行脱脂-烧结，真空脱脂温度为400℃，保温2h，固相保温温度为1200℃，保温1h，烧结气氛为真空烧结，气压为10Pa，保温结束后，随后继续真空烧结，烧结温度为1470℃，保温1h；之后获得金属陶瓷；
该金属陶瓷的显微组织和环芯相结构如附图1所示。对比例1的制备方法，即可看作是现有技术中常规的Ti(C,N)金属陶瓷的制备方法，可以看出内环相的不完整致使材料环芯界面处存在较大的晶格错配和界面晶格偏转。首先，内环相的形成不完整，且显微形貌黑芯相的晶粒尺寸不均匀。其中图1(d)～图1(f)中可以看出环芯相在内环相不完整的区域存在界面点阵的排列不整齐，存在晶格偏转，且晶格错配度较高。经检测，该金属陶瓷硬度为92.2HRA，弯强度为1970MPa，断裂韧性为9.1MPa·m1/2。
对比例2
47Ti(C,N)-15WC-9Mo2C-5TaC-24.5Ni-0.5C金属陶瓷
本对比例2中金属陶瓷成分原料质量份数如下：47份的Ti(C,N)粉末，15份的WC粉末，9份的Mo2C粉末，5份的TaC粉末，24.5份的Ni粉和0.5份的碳粉，总量为100份。
所述金属陶瓷的制备步骤为：将称量好WC/Mo2C/TaC粉末置于球磨罐内，加入无水乙醇直至没过球和粉末表面；将球磨桶进行滚筒球磨，球料比为10：1，转速为100r/min，球磨时间为20h，经干燥后真空保存；之后进行二次球磨，球料比为8：1，转速为100r/min，球磨时间为60h；球磨后，在混合料中加入3％的熔融石蜡，进行真空搅拌2h；将粉末进行真空干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为8h；之后将粉末过100目筛网，进行冷压，压制压力位200MPa，保压10s；然后将压坯置于气氛烧结炉中进行脱脂-烧结，真空脱脂温度为400℃，保温2h，固相保温温度为1250℃，保温3h，且在保温初始通入氮气和氩气为2：8的混合气体，致使烧结气压为1800Pa，保温结束后，随后继续真空烧结，烧结温度为1470℃，保温1h；之后获得金属陶瓷；
同时，经检测，该金属陶瓷硬度为91.2HRA，弯强度为2350MPa，断裂韧性为13.4MPa·m1/2。
对比例3
50Ti(C,N)-2TiC-15WC-9Mo2C-5TaC-18.8Ni-0.2C金属陶瓷
本对比例3中金属陶瓷成分原料质量份数如下：50份的Ti(C,N)粉末，2份的TiC粉末，15份的WC粉末，9份的Mo2C粉末，5份的TaC粉末，18.8份的Ni粉和0.2份的碳粉，总量为100份。
所述金属陶瓷的制备步骤为：将称量好所有名义粉末置于球磨罐内，加入无水乙醇直至没过球和粉末表面；将球磨桶进行滚筒球磨，球料比为12：1，转速为120r/min，球磨时间为60h；球磨后，在混合料中加入2％的熔融石蜡，进行真空搅拌2h；将粉末进行真空干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为8h；之后将粉末过100目筛网，进行冷压，压制压力位200MPa，保压10s；然后将压坯置于气氛烧结炉中进行脱脂-烧结，真空脱脂温度为400℃，保温2h，固相保温温度为1250℃，保温3h，且在保温初始通入氮气和氩气为2：8的混合气体，致使烧结气压为2000Pa，保温结束后，随后继续真空烧结，烧结温度为1470℃，保温1h；之后获得金属陶瓷；经检测，该金属陶瓷硬度为92.3HRA，弯强度为2130MPa，断裂韧性为9.4MPa·m1/2。
对比例4
50Ti(C,N)-2TiC-15WC-9Mo2C-5TaC-18.8Ni-0.2C金属陶瓷
本对比例4中金属陶瓷成分原料质量份数如下：50份的Ti(C,N)粉末，2份的TiC粉末，15份的WC粉末，9份的Mo2C粉末，5份的TaC粉末，18.8份的Ni粉和0.2份的碳粉，总量为100份。
所述金属陶瓷的制备步骤为：将称量好TiC/WC/Mo2C/TaC粉末置于球磨罐内，加入无水乙醇直至没过球和粉末表面；将球磨桶进行滚筒球磨，球料比为12：1，转速为120r/min，球磨时间为30h，经干燥后真空保存；之后进行二次球磨，球料比为12：1，转速为100r/min，球磨时间为60h；球磨后，在混合料中加入2％的熔融石蜡，进行真空搅拌2h；将粉末进行真空干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为8h；之后将粉末过100目筛网，进行冷压，压制压力位200MPa，保压10s；然后将压坯置于气氛烧结炉中进行脱脂-烧结，真空脱脂温度为400℃，保温2h，固相保温温度为1250℃，保温3h，烧结气氛为真空，真空度为10Pa，保温结束后，随后继续真空烧结，烧结温度为1470℃，保温1h；之后获得金属陶瓷；
经检测，该金属陶瓷硬度为92.5HRA，弯强度为1950MPa，断裂韧性为9.3MPa·m1/2。
对比例5
55Ti(C,N)-5TiC-24WC-6TaC-5Ni-4.2Co-0.8C金属陶瓷
本对比例5中金属陶瓷成分原料质量份数如下：65份的Ti(C,N)粉末，5份的TiC粉末，18份的WC粉末，2份的TaC粉末，5份的Ni粉和4.2份的钴，0.8份的碳粉，总量为100份。
所述金属陶瓷的制备步骤为：将称量好TiC/WC/TaC粉末置于球磨罐内，加入无水乙醇直至没过球和粉末表面；将球磨桶进行滚筒球磨，球料比为15：1，转速为140r/min，球磨时间为20h，经干燥后真空保存；之后进行二次球磨，球料比为10：1，转速为100r/min，球磨时间为50h；球磨后，在混合料中加入2％的熔融石蜡，进行真空搅拌2h；将粉末进行真空干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为8h；之后将粉末过100目筛网，进行冷压，压制压力位200MPa，保压10s；然后将压坯置于气氛烧结炉中进行脱脂-烧结，真空脱脂温度为400℃，保温2h，固相保温温度为1230℃，保温0.5h，且在保温初始通入氮气和氩气为1：9的混合气体，致使烧结气压为3000Pa，保温结束后，随后继续真空烧结，烧结温度为1500℃，保温1h；之后获得金属陶瓷；经检测，所得金属陶瓷硬度为93.2HRA，弯强度为1730MPa，断裂韧性为8.3MPa·m1/2。

Claims (10)

1.一种具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷，其特征在于：其原料以质量百分比计包括下述组分：Ti(C,N)40～55wt％﹑碳化钛0.5～5wt％，其他过渡金属碳化物10～30wt％，粘结相8～25％，碳粉0.05～1.5％；所述其他过渡金属碳化物选自碳化钨﹑碳化钼﹑碳化钽﹑碳化铌﹑碳化铬﹑碳化钒﹑碳化锆中的至少一种，且包含碳化钨或碳化钼；所述粘结相选自镍和/或钴。
2.根据权利要求1所述的一种具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷，其特征在于：所述Ti(C,N)基金属陶瓷的硬质相组织结构为环芯结构，所述环芯结构由黑芯相，包覆黑芯相的内环相，以及包覆内环相的外环相组成；其中黑芯相的成份为Ti(C,N)，内环相与外环相的成份为(Ti,M)(C,N)固溶体，其中M为W、Mo、Ta、Nb、Cr、V、Zr中的至少一种，且包含W或Mo。
3.制备如权利要求1所述的一种具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的方法，其特征在于：包括如下步骤：按设计比例配取各原料，然后将碳化钛与其他过渡金属碳化物进行第一次球磨，获得二次碳化物粉末，再将二次碳化物粉末与Ti(C,N)、粘结相、碳粉进行第二次球磨获得混合料，在混合料中加入成形剂，制粒获得预压粉末，压制成形获得压坯；压坯经脱脂烧结、固相烧结、高温烧结，冷却即得Ti(C,N)基金属陶瓷；
所述固相烧结时通入氮气和氩气的混合气体，并控制混合气体中，氮气和氩气的体积比为1-3:7-9；同时烧结气压为0.5～5KPa。
4.根据权利要求3所述的一种具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：所述第一次球磨为湿法球磨，球磨介质为无水乙醇，球料比为8～15：1，转速为80～160r/min，球磨时间为20～40h；
5.根据权利要求3所述的一种具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：所述第二次球磨，球料比为5～12：1，转速为80～120r/min，球磨时间为40～60h。
6.根据权利要求3所述的一种具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：所述成形剂为石蜡，其添加量为混合料的2～5wt％；在混合料中加入成形剂后，进行真空搅拌1-3h，真空干燥，过100目筛取筛下物即为预压粉末，所述真空干燥温度为80～120℃，时间为4～24h。
7.根据权利要求3所述的一种具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：所述压制成形的压力为150～250MPa，保压时间为8～20s。
8.根据权利要求3所述的一种具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：所述脱脂烧结在真空条件下进行，脱脂烧结温度为350～450℃，时间为1-3h。
9.根据权利要求3所述的一种具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：所述固相烧结的温度为
1200～1300℃，时间为2～5h。
10.根据权利要求3所述的一种具有均质环芯结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：所述高温烧结在真空条件下进行，高温烧结的温度为1430～1550℃，保温时间为1～3h。
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