CN111925216A - 一种TiN-Mo2C复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Mo2C结合的TiNx复合材料及其制备方法，材料的化学成分的体积百分比为：10～40％的Mo2C粉，其余为TiNx，0.3≤x≤0.9或x＝1.1～1.3。其制备方法包括如下步骤：S1：制备150nm以细的TiNx；S2：制备150nm以细的Mo2C；S3：混料、预压、放电等离子烧结制得制得Mo2C结合的TiNx复合材料。本发明利用TiNx中的空位能降低烧结温度，提高其硬度及断裂韧性，解决了过渡族碳化物较难烧结的问题，并通过SPS烧结，获得硬度更高的TiN‑Mo2C复合材料。

Description

一种TiN-Mo2C复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及本发明属于复合材料技术领域，具体地说是一种TiN-Mo2C复合 材料及其制备方法。
背景技术
TiNx是一种组成范围较宽的缺位式固溶体，其N原子组成范围可以在一定 范围内变化，数值可以为x＝0.26～1.16。TiNx中N原子数目高于Ti原子数目时， N含量高而Ti低，则为Ti缺位式固溶体，此时TiNx主要表现出共价化合物的 性质，这就导致TiNx的性质不同于化学计量比化合物TiN[陈玉清,粱忠友.非 化学计量与固溶体的概念及进展[J].陶瓷学报,1998,19(2):115-118.]，TiN粉体 是制备TiN陶瓷及相关复合材料的原料在许多场合下可成功地取代硬质合金， 填补了硬质合金与陶瓷之间的空白。现代的Ti(C,N)基金属陶瓷主要由硬质相 TiC+TiN/Ti(Cx,N1-x)、粘接相Ni/Co/Ni+Co，再添加一些第二相碳化物粒子，如TiC、Mo2C、WC、TaC、NbC、VC、ZrC、Cr3C2等组成。它适合于铸铁、普 通钢、高度钢的高速切削和干式切削,使用性能优于硬质合金和涂层硬质合金刀 具，但是强韧性不足[章晓波,刘宁,陈焱,et al.纳米TiN改性Ti(C,N)基金属 陶瓷的组织和性能[J].中国有色金属学报,2008(7):1280-1285.]。只要改变第二相 碳化物粒子的种类和数量，就可以改善陶瓷体系的烧结性、耐磨性和机械性能 [Ning Liu,Sheng Chao,Xinming Huang.Effects of TiC/TiN addition on the microstructure and mechanical properties of ultra-finegrade Ti(C,N)-Ni cermets[J]. Journal of the European Ceramic Society,2006,(26)：3861-3870]。Mo或Mo2C的 存在大大提高了Ti(C,N)基金属陶瓷烧结体断裂韧性，降低了晶粒的生长速率并 获得良好的显微组织，经常用做改善金属陶瓷和硬质合金力学性能的添加物 [LIU C,LIN N,HE Y H.Influence of Mo2C and TaC additions on themicrostructure and mechanical properties of Ti(C,N)-based cermets[J].CeramicsInternational,2016, 42(2):3569-3574.]。
近年来出现的“纳米技术”，特别是通过纳米添加对传统材料进行改性,为金 属陶瓷刀具的增韧提供了新的途径，纳米复合金属陶瓷通过添加一定量纳米粉 和晶粒长大抑止剂在真空烧结条件下就可得到组织致密、晶粒细小的烧结体， 从而使其力学性能得到大幅度提高。如何制备出颗粒大小及形貌适宜、粒径分 布范围窄、杂质含量尽可能少的TiN粉体一直是研究的主要方向。此外，采用 和Mo2C粉末复合烧结的TiN为非化学计量比TiNx，结构中由于存在大量空位， 在烧结中具有促进扩散和减低烧结温度的作用，使得在较低的温度下就能获得 致密化程度较高性能较好的烧结体。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明将机械合金化法(MA)制备的非化学计量比 TiNx与细化的Mo2C粉末进行混合，采用放电等离子烧结(SPS)制备无金属粘 结相TiN-Mo2C复合材料，利用TiNx中的空位能降低烧结温度促进烧结，在此 基础上和碳化铌及其他过渡族难熔碳化物复合烧结形成无金属粘结剂TiN-Mo2C 复合材料，克服传统TiN基硬质合金的高温软化导致性能失效的缺点，同时提 高其硬度及断裂韧性。
本发明采用的技术手段如下：
一种Mo2C结合的TiNx复合材料，其化学成分的体积百分比为：10～40％的 Mo2C粉，其余为TiNx。
进一步地，所述TiNx中，0.3≤x≤0.9或x＝1.1～1.3。
进一步地，所述Mo2C的纯度＞99％，粒度为150nm以细；所述TiNx的粒 度为150nm以细。
本发明还公开了一种Mo2C结合的TiNx复合材料的制备方法，包括如下步 骤：
S1：制备150nm以细的TiNx；
将预设摩尔比Ti粉和尿素组成的原料粉末进行球磨细化，制得150nm以细 的TiNx微粉，所述TiNx微粉中，0.3≤x≤0.9或x＝1.1～1.3；
S2：制备150nm以细的Mo2C；
将Mo2C粉末进行球磨细化，制得150nm以细的Mo2C微粉；
S3：混料、预压、放电等离子烧结制得制得Mo2C结合的TiNx复合材料；
向所述TiNx微粉中加入体积百分比为10～40vol.％的Mo2C微粉进行球磨混 料，得到TiNx和Mo2C粉末混合物；
将所述TiNx和Mo2C粉末混合物装填入石墨合金模具中进行预压，得到预 压后的样品；
把所述预压后的样品装入石墨磨具中进行放电等离子烧结，制得Mo2C结合 的TiNx复合材料。
进一步地，在所述步骤S1中Ti粉末和尿素的摩尔比为6:1或5:1或4:1或 10:3或20:7或5:2或20:9或20:11或5:3或20:13。
进一步地，在所述步骤S1中将Ti粉和尿素组成的原料粉末进行球磨细化的 工艺为：球料质量比为10:1～20:1，转速为250～400r/min，球磨20～40h，每转 60min，停机10min进行散热；
在所述步骤S2中将Mo2C粉末进行球磨细化的工艺为：球料质量比为 10:1～20:1，转速为350～450r/min，球磨40～60h，每转60min，停机20min进 行散热；
在所述步骤S3中TiNx微粉和Mo2C微粉球磨混料的工艺为：球料质量比 为5:1～10:1，球磨转速为250～350r/min，球磨10h，每转60min，停机20min 进行散热。
进一步地，在所述步骤S1中，Ti粉和尿素组成的原料粉末进行球磨细化过 程中采用工业乙醇作为分散剂，所述工业乙醇的分析纯≥99.7％。
进一步地，在所述步骤S1中，所述Ti粉的粒径为1～3μm，纯度为99.5％；
在所述步骤S2中，所述Mo2C粉末的粒径为1～3μm，纯度＞99％。
进一步地，步骤S1、S2和S3中球磨过程均采用5mm和8mm两种WC 硬质合金球。
进一步地，在所述步骤S3中预压压力为300～500Mpa，预压时间为30s。
进一步地，在所述步骤S3中，放电等离子烧结工艺为：烧结过程中真空度 为30Pa；烧结压力为30～50MPa，以50～100℃/min的升温速率将烧结温度提 高为1300～1800℃，之后保温为5～30min，然后降温卸压，完成放电等离子烧 结。
本发明具有以下优点：
本发明将机械合金化法(MA)制备的非化学计量比TiNx与细化的Mo2C 粉末进行混合，采用放点等离子烧结(SPS)制备无金属粘结相TiN-Mo2C复合 材料，利用TiNx中的空位能降低烧结温度促进烧结，在此基础上和Mo2C及其 他过渡族难熔碳化物复合烧结形成无金属粘结剂TiN-Mo2C复合材料，克服传统 TiN基硬质合金的高温软化导致性能失效的缺点，同时提高其硬度及断裂韧性。
基于上述理由本发明可在复合材料等领域广泛推广。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明 实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述 的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施 例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明保护的范围。
一种Mo2C结合的TiNx复合材料，其化学成分的体积百分比为：10～40％的 Mo2C粉，其余为TiNx。
所述TiNx中，0.3≤x≤0.9或x＝1.1～1.3。
所述Mo2C的纯度＞99％，粒度为150nm以细；所述TiNx的粒度为150nm 以细。
本发明还公开了一种Mo2C结合的TiNx复合材料的制备方法，包括如下步 骤：
S1：制备150nm以细的TiNx；
将预设摩尔比Ti粉和尿素组成的原料粉末进行球磨细化，制得150nm以细 的TiNx微粉，所述TiNx微粉中，0.3≤x≤0.9或x＝1.1～1.3；
S2：制备150nm以细的Mo2C；
将Mo2C粉末进行球磨细化，制得150nm以细的Mo2C微粉；
S3：混料、预压、放电等离子烧结制得制得Mo2C结合的TiNx复合材料；
向所述TiNx微粉中加入体积百分比为10～40vol.％的Mo2C微粉进行球磨混 料，得到TiNx和Mo2C粉末混合物；
将所述TiNx和Mo2C粉末混合物装填入石墨合金模具中进行预压，得到预 压后的样品；
把所述预压后的样品装入石墨磨具中进行放电等离子烧结，制得Mo2C结合 的TiNx复合材料。
进一步地，在所述步骤S1中Ti粉末和尿素的摩尔比为6:1或5:1或4:1或 10:3或20:7或5:2或20:9或20:11或5:3或20:13。
进一步地，在所述步骤S1中将Ti粉和尿素组成的原料粉末进行球磨细化的 工艺为：球料质量比为10:1～20:1，转速为250～400r/min，球磨20～40h，每转 60min，停机10min进行散热；
在所述步骤S2中将Mo2C粉末进行球磨细化的工艺为：球料质量比为10:1～20:1，转速为350～450r/min，球磨40～60h，每转60min，停机20min进 行散热；
在所述步骤S3中TiNx微粉和Mo2C微粉球磨混料的工艺为：球料质量比 为5:1～10:1，球磨转速为250～350r/min，球磨10h，每转60min，停机20min 进行散热。
进一步地，在所述步骤S1中，Ti粉和尿素组成的原料粉末进行球磨细化过 程中采用工业乙醇作为分散剂，所述工业乙醇的分析纯≥99.7％，每10g的原料 粉末中加入0.2～0.5mL的分散剂。
进一步地，在所述步骤S1中，所述Ti粉的粒径为1～3μm，纯度为99.5％；
在所述步骤S2中，所述Mo2C粉末的粒径为1～3μm，纯度＞99％。
进一步地，步骤S1、S2和S3中球磨过程均采用5mm和8mm两种WC 硬质合金球。
进一步地，在所述步骤S3中预压压力为300～500Mpa，预压时间为30s。
进一步地，在所述步骤S3中，放电等离子烧结工艺为：烧结过程中真空度 为30Pa；烧结压力为30～50MPa，以50～100℃/min的升温速率将烧结温度提高 为1300～1800℃，之后保温为5～30min，然后降温卸压，完成放电等离子烧结。
下面所有实施例中烧结过程中真空度均为30Pa。
下面所有实施例中制备制备TiNx(0.3≤x≤0.9)的原料及其质量配比如表 1所示；
表1制备TiNx的原料及其质量配比
Figure BDA0002619440030000051
下面所有实施例中制备制备TiNx(x＝1.1～1.3)的原料及其质量配比如表2 所示；
表2制备TiNx的原料及其质量配比
Figure BDA0002619440030000061
实施例1
原料配方的称量按照下述百分比进行：
表3原料配方表(40g)
Figure BDA0002619440030000062
S1、将33.1g的钛粉和6.9g的尿素(即n(Ti):n(CH4N2O)＝6:1)原料粉末放 入硬质合金罐后，加入2ml工业乙醇作为分散剂，球料比为10:1，球磨介质为 直径为8mm和5mm的硬质合金球，在手套箱过渡仓中进行反复洗气后放入球 磨机的操作腔体内，所用气体为氩气，盖上密封盖，保证管内氩气环境下取出 放入球磨机中，球磨转速为300r/min，每转60min，停机20min散热，球磨30 h后，制得TiN0.3；
S2、将Mo2C粉末进行球磨细化，球料比为10:1，转速为400r/min，球磨 50h，每转60min，停机10min进行散热，制得150nm的细化Mo2C粉末；
S3、按照表3将90vol.％的TiN0.3细化粉末与10vol.％的Mo2C粉末，在球 磨机中混料10h，球料比5:1，球磨转速为300r/min，在手套箱中将TiN0.3和 Mo2C粉末混合物装填入硬质合金模具中进行预压，预压压力为400MPa，预压 30s，然后把预压后的样品装入石墨模具中进行放电等离子烧结。将石墨模具放 在烧结台上，升温制度为：以50℃/min的升温速率从室温升到1000℃，在1000℃保温5min，以50℃/min的升温速率从1000℃升到1500℃，同时对烧 结体缓慢施加压力至40MPa，保温20min。
将SPS烧结后的TiN0.3-Mo2C复合材料试样打磨抛光后进行组织及性能检 测，所得烧结块体技术参数如下：
表4实施例1中复合烧结体的技术参数和具体数值
Figure BDA0002619440030000071
实施例2
原料配方的称量按照下述百分比进行：
表5原料配方表(40g)
Figure BDA0002619440030000072
S1、将33.1g的钛粉和6.9g的尿素(即n(Ti):n(CH4N2O)＝6:1)组成的原料 粉末放入硬质合金罐后，加入2ml工业乙醇作为分散剂，球料比为10:1，球磨 介质为直径为8mm和5mm的硬质合金球，在手套箱过渡仓中进行反复洗气后 放入球磨机的操作腔体内，所用气体为氩气，盖上密封盖，保证管内氩气环境 下取出放入球磨机中，球磨转速为300r/min，每转60min，停机20min散热， 球磨30h后，制得TiN0.3；
S2、将Mo2C粉末进行球磨细化，球料比为10:1，转速为400r/min，球磨 50h，每转60min，停机10min进行散热，制得150nm的细化Mo2C粉末；
S3、按照表5将80vol.％的TiN0.3细化粉末与20vol.％的Mo2C粉末在球磨 机中混料10h，球料比5:1，球磨转速为300r/min，在手套箱中将TiN0.3和Mo2C 粉末混合物装填入硬质合金模具中进行预压，预压压力为400MPa，预压30s， 然后把预压后的样品装入石墨模具中进行SPS烧结。将石墨模具放在烧结台上， 升温制度为：以100℃/min的升温速率从室温升到1000℃，在1000℃保温5 min，以100℃/min的升温速率从1000℃升到1500℃，同时对烧结体缓慢施加 压力至30MPa，保温10min。
将SPS烧结后的TiN0.3-Mo2C复合材料试样打磨抛光后进行组织及性能检 测，所得烧结块体技术参数如下：
表6实施例2中复合烧结体的技术参数和具体数值
Figure BDA0002619440030000081
实施例3
原料配方的称量按照下述百分比进行：
表7原料配方表(40g)
Figure BDA0002619440030000082
S1、将33.1g的钛粉和6.9g的尿素(即n(Ti):n(CH4N2O)＝6:1)组成的原料 粉末放入硬质合金罐后，加入2ml工业乙醇作为分散剂，球料比为10:1，球磨 介质为直径为8mm和5mm的硬质合金球，在手套箱过渡仓中进行反复洗气后 放入球磨机的操作腔体内，所用气体为氩气，盖上密封盖，保证管内氩气环境 下取出放入球磨机中，球磨转速为300r/min，每转60min，停机20min散热， 球磨30h后，制得TiN0.3；
S2、将Mo2C粉末进行球磨细化，球料比为10:1，转速为400r/min，球磨 50h，每转60min，停机10min进行散热，制得150nm的细化Mo2C粉末；
S3、按照表7将70vol.％的TiN0.3细化粉末与30vol.％的Mo2C粉末在球磨 机中混料10h，球料比10:1，球磨转速为300r/min，在手套箱中将TiN0.3和Mo2C 粉末混合物装填入硬质合金模具中进行预压，预压压力为400MPa，预压30s， 然后把预压后的样品装入石墨模具中进行SPS烧结。将石墨模具放在烧结台上， 升温制度为：以50℃/min的升温速率从室温升到1000℃，在1000℃保温5min， 以50℃/min的升温速率从1000℃升到1500℃，同时对烧结体缓慢施加压力至 40MPa，保温20min。
将SPS烧结后的TiN0.3-Mo2C复合材料试样打磨抛光后进行组织及性能检 测，所得烧结块体技术参数如下：
表8实施例3中复合烧结体的技术参数和具体数值
Figure BDA0002619440030000091
实施例4
原料配方的称量按照下述百分比进行：
表9原料配方表(40g)
Figure BDA0002619440030000092
S1、将33.1g的钛粉和6.9g的尿素(即n(Ti):n(CH4N2O)＝6:1)组成的原料 粉末放入硬质合金罐后，加入2ml工业乙醇作为分散剂，球料比为10:1，球磨 介质为直径为8mm和5mm的硬质合金球，在手套箱过渡仓中进行反复洗气后 放入球磨机的操作腔体内，所用气体为氩气，盖上密封盖，保证管内氩气环境 下取出放入球磨机中，球磨转速为300r/min，每转60min，停机20min散热， 球磨30h后，制得TiN0.3；
S2、将Mo2C粉末进行球磨细化，球料比为10:1，转速为400r/min，球磨50h，每转60min，停机10min进行散热，制得150nm的细化Mo2C粉末；
S3、按照表9将60vol.％的TiN0.3细化粉末与40vol.％的Mo2C粉末在球磨 机中混料10h，球料比10:1，球磨转速为300r/min，在手套箱中将TiN0.3和Mo2C 粉末混合物装填入硬质合金模具中进行预压，预压压力为400MPa，预压30s， 然后把预压后的样品装入石墨模具中进行SPS烧结。将石墨模具放在烧结台上， 升温制度为：以100℃/min的升温速率从室温升到1000℃，在1000℃保温5 min，以100℃/min的升温速率从1000℃升到1500℃，同时对烧结体缓慢施加 压力至50MPa，保温30min。
将SPS烧结后的TiN0.3-Mo2C复合材料试样打磨抛光后进行组织及性能检 测，所得烧结块体技术参数如下：
表10实施例4中复合烧结体的技术参数和具体数值
Figure BDA0002619440030000101
实施例5
原料配方的称量按照下述百分比进行：
表11原料配方表(40g)
Figure BDA0002619440030000102
S1、将32g的钛粉和8g的尿素(即n(Ti):n(CH4N2O)＝5:1)组成的原料粉 末放入硬质合金罐中，加入2ml工业乙醇作为分散剂，球料比为20:1，球磨介 质为直径为8mm和5mm的硬质合金球，在手套箱过渡仓中进行反复洗气后放 入球磨机的操作腔体内，所用气体为氩气，盖上密封盖，保证管内氩气环境下 取出放入球磨机中，球磨转速为400r/min，每转60min，停机20min散热，球 磨20h后，制得TiN0.4；
S2、将Mo2C粉末进行球磨细化，球料比为10:1，转速为350r/min，球磨 60h，每转60min，停机10min进行散热，制得150nm的细化Mo2C粉末；
S3、按照表11将80vol.％的TiN0.4细化粉末与20vol.％的Mo2C粉末在球磨 机中混料10h，球料比10:1，球磨转速为250r/min，在手套箱中将TiN0.4和Mo2C 粉末混合物装填入硬质合金模具中进行预压，预压压力为500MPa，预压30s， 然后把预压后的样品装入石墨模具中进行SPS烧结。将石墨模具放在烧结台上， 升温制度为：以100℃/min的升温速率从室温升到1000℃，在1000℃保温5 min，以100℃/min的升温速率从1000℃升到1300℃，同时对烧结体缓慢施加 压力至40MPa，保温30min。
将SPS烧结后的TiN0.4-Mo2C复合材料试样打磨抛光后进行组织及性能检 测，所得烧结块体技术参数如下：
表12实施例5中复合烧结体的技术参数和具体数值
Figure BDA0002619440030000111
实施例6
原料配方的称量按照下述百分比进行：
表13原料配方表(40g)
Figure BDA0002619440030000112
S1、在30.48g的钛粉和9.52g的尿素(即n(Ti):n(CH4N2O)＝4:1)组成的原料 粉末中放入硬质合金罐后，加入2ml工业乙醇作为分散剂，球料比为20:1，球 磨介质为直径为8mm和5mm的硬质合金球，在手套箱过渡仓中进行反复洗气 后放入球磨机的操作腔体内，所用气体为氩气，盖上密封盖，保证管内氩气环 境下取出放入球磨机中，球磨转速为250r/min，每转60min，停机20min散热， 球磨40h后，制得TiN0.5；
S2、将Mo2C进行球磨细化，球料比为10:1，转速为400r/min，球磨40h， 每转60min，停机50min进行散热，制得150nm的细化Mo2C粉末；
S3、按照表13将80vol.％的TiN0.5细化粉末与20vol.％的Mo2C粉末在球磨 机中混料10h，球料比5:1，球磨转速为350r/min，在手套箱中将TiN0.5和Mo2C 粉末混合物装填入硬质合金模具中进行预压，预压压力为500MPa，预压30s， 然后把预压后的样品装入石墨模具中进行SPS烧结。将石墨模具放在烧结台上， 升温制度为：以100℃/min的升温速率从室温升到1000℃，在1000℃保温5 min，以100℃/min的升温速率从1000℃升到1400℃，同时对烧结体缓慢施加 压力至40MPa，保温30min。
将SPS烧结后的TiN0.5-Mo2C复合材料试样打磨抛光后进行组织及性能检 测，所得烧结块体技术参数如下：
表14实施例6中复合烧结体的技术参数和具体数值
Figure BDA0002619440030000121
实施例7
原料配方的称量按照下述百分比进行：
表15原料配方表(40g)
Figure BDA0002619440030000122
S1、在29.09g的钛粉和10.91g的尿素(即n(Ti):n(CH4N2O)＝10:3)组成的 原料粉末中放入硬质合金罐后，加入2ml工业乙醇作为分散剂，球料比为20:1， 球磨介质为直径为8mm和5mm的硬质合金球，在手套箱过渡仓中进行反复洗 气后放入球磨机的操作腔体内，所用气体为氩气，盖上密封盖，保证管内氩气 环境下取出放入球磨机中，球磨转速为300r/min，每转60min，停机20min散 热，球磨40h后，制得TiN0.6；
S2、将Mo2C进行球磨细化，球料比为20:1，转速为400r/min，球磨40h， 每转60min，停机50min进行散热，制得130nm的细化Mo2C粉末；
S3、按照表15将80vol.％的TiN0.6细化粉末与20vol.％的Mo2C粉末在球磨 机中混料10h，球料比10:1，球磨转速为300r/min，在手套箱中将TiN0.5和Mo2C 粉末混合物装填入硬质合金模具中进行预压，预压压力为500MPa，预压30s， 然后把预压后的样品装入石墨模具中进行SPS烧结。将石墨模具放在烧结台上， 升温制度为：以100℃/min的升温速率从室温升到1000℃，在1000℃保温5 min，以100℃/min的升温速率从1000℃升到1600℃，同时对烧结体缓慢施加 压力至40MPa，保温10min。
将SPS烧结后的TiN0.6-Mo2C复合材料试样打磨抛光后进行组织及性能检 测，所得烧结块体技术参数如下：
表16实施例7中复合烧结体的技术参数和具体数值
Figure BDA0002619440030000131
实施例8
原料配方的称量按照下述百分比进行：
表17原料配方表(40g)
Figure BDA0002619440030000132
Figure BDA0002619440030000141
S1、在27.83g的钛粉和12.17g的尿素(即n(Ti):n(CH4N2O)＝20:7)组成的 原料粉末中放入硬质合金罐后，加入2ml工业乙醇作为分散剂，球料比为20:1， 球磨介质为直径为8mm和5mm的硬质合金球，在手套箱过渡仓中进行反复洗 气后放入球磨机的操作腔体内，所用气体为氩气，盖上密封盖，保证管内氩气 环境下取出放入球磨机中，球磨转速为350r/min，每转60min，停机10min散 热，球磨40h后，制得TiN0.7；
S2、将Mo2C粉末进行球磨细化，球料比为20:1，转速为400r/min，球磨 60h，每转60min，停机10min进行散热，制得110nm的细化Mo2C粉末；
S3、按照表17将80vol.％的TiN0.7细化粉末与20vol.％的Mo2C粉末在球磨 机中混料10h，球料比10:1，球磨转速为300r/min，在手套箱中将TiN0.7和Mo2C 粉末混合物装填入硬质合金模具中进行预压，预压压力为500MPa，预压30s， 然后把预压后的样品装入石墨模具中进行SPS烧结。将石墨模具放在烧结台上， 升温制度为：以100℃/min的升温速率从室温升到1000℃，在1000℃保温5 min，以100℃/min的升温速率从1000℃升到1700℃，同时对烧结体缓慢施加 压力至40MPa，保温10min。
将SPS烧结后的TiN0.7-Mo2C复合材料试样打磨抛光后进行组织及性能检 测，所得烧结块体技术参数如下：
表18实施例8中复合烧结体的技术参数和具体数值
Figure BDA0002619440030000142
实施例9
原料配方的称量按照下述百分比进行：
表19原料配方表(40g)
Figure BDA0002619440030000151
S1、将26.67g的钛粉和13.33g的尿素(即n(Ti):n(CH4N2O)＝5:2)组成的 原料粉末放入硬质合金罐后，加入2ml工业乙醇作为分散剂，球料比为20:1， 球磨介质为直径为8mm和5mm的硬质合金球，在手套箱过渡仓中进行反复洗 气后放入球磨机的操作腔体内，所用气体为氩气，盖上密封盖，保证管内氩气 环境下取出放入球磨机中，球磨转速为400r/min，每转60min，停机20min散 热，球磨40h后，制得TiN0.8；
S2、将Mo2C粉末进行球磨细化，球料比为5:1，转速为450r/min，球磨50 h，每转60min，停机10min进行散热，制得110nm的细化Mo2C粉末；
S3、按照表19将80vol.％的TiN0.8细化粉末与20vol.％的Mo2C粉末在球磨 机中混料10h，球料比10:1，球磨转速为300r/min，在手套箱中将TiN0.8和Mo2C 粉末混合物装填入硬质合金模具中进行预压，预压压力为500MPa，预压30s， 然后把预压后的样品装入石墨模具中进行SPS烧结。将石墨模具放在烧结台上， 升温制度为：以100℃/min的升温速率从室温升到1000℃，在1000℃保温5 min，以100℃/min的升温速率从1000℃升到1800℃，同时对烧结体缓慢施加 压力至40MPa，保温5min。
将SPS烧结后的TiN0.8-Mo2C复合材料试样打磨抛光后进行组织及性能检 测，所得烧结块体技术参数如下：
表20实施例9中复合烧结体的技术参数和具体数值
Figure BDA0002619440030000152
实施例10
原料配方的称量按照下述百分比进行：
表21原料配方表(40g)
Figure BDA0002619440030000161
S1、在25.6g的钛粉和14.4g的尿素(即n(Ti):n(CH4N2O)＝20:9)组成的原 料粉末中放入硬质合金罐后，加入2ml工业乙醇作为分散剂，球料比为20:1， 球磨介质为直径为8mm和5mm的硬质合金球，在手套箱过渡仓中进行反复洗 气后放入球磨机的操作腔体内，所用气体为氩气，盖上密封盖，保证管内氩气 环境下取出放入球磨机中，球磨转速为400r/min，每转60min，停机20min散 热，球磨40h后，制得TiN0.9；
S2、将Mo2C粉末进行球磨细化，球料比为20:1，转速为450r/min，球磨 50h，每转60min，停机10min进行散热，制得110nm的细化Mo2C粉末；
S3、按照表21将80vol.％的TiN0.9细化粉末与20vol.％的Mo2C粉末在球磨 机中混料10h，球料比10:1，球磨转速为300r/min，在手套箱中将TiN0.9和Mo2C 粉末混合物装填入硬质合金模具中进行预压，预压压力为500MPa，预压30s， 然后把预压后的样品装入石墨模具中进行SPS烧结。将石墨模具放在烧结台上， 升温制度为：以100℃/min的升温速率从室温升到1000℃，在1000℃保温5 min，以100℃/min的升温速率从1000℃升到1800℃，同时对烧结体缓慢施加 压力至40MPa，保温10min。
将SPS烧结后的TiN0.9-Mo2C复合材料试样打磨抛光后进行组织及性能检 测，所得烧结块体技术参数如下：
表22实施例10中复合烧结体的技术参数和具体数值
Figure BDA0002619440030000162
Figure BDA0002619440030000171
实施例11
原料配方的称量按照下述百分比进行：
表23原料配方表(40g)
Figure BDA0002619440030000172
S1、在23.16g的钛粉和16.84g的尿素(即n(Ti):n(CH4N2O)＝20:11)组成 的原料粉末中放入硬质合金罐后，加入2ml工业乙醇作为分散剂，球料比为20:1， 球磨介质为直径为8mm和5mm的硬质合金球，在手套箱过渡仓中进行反复洗 气后放入球磨机的操作腔体内，所用气体为氩气，盖上密封盖，保证管内氩气 环境下取出放入球磨机中，球磨转速为400r/min，每转60min，停机20min散 热，球磨40h后，制得TiN1.1；
S2、将Mo2C粉末进行球磨细化，球料比为20:1，转速为450r/min，球磨 60h，每转60min，停机10min进行散热，制得80nm的细化Mo2C粉末；
S3、按照表23将80vol.％的TiN1.1细化粉末与20vol.％的Mo2C粉末在球磨 机中混料10h，球料比10:1，球磨转速为350r/min，在手套箱中将TiN1.1和Mo2C 粉末混合物装填入硬质合金模具中进行预压，预压压力为300MPa，预压30s， 然后把预压后的样品装入石墨模具中进行SPS烧结。将石墨模具放在烧结台上， 升温制度为：以50℃/min的升温速率从室温升到1000℃，在1000℃保温5min， 以50℃/min的升温速率从1000℃升到1800℃，同时对烧结体缓慢施加压力至 40MPa，保温10min。
将SPS烧结后的TiN1.1-Mo2C复合材料试样打磨抛光后进行组织及性能检 测，所得烧结块体技术参数如下：
表24实施例11中复合烧结体的技术参数和具体数值
Figure BDA0002619440030000181
实施例12
原料配方的称量按照下述百分比进行：
表25原料配方表(40g)
Figure BDA0002619440030000182
S1、在22.86g的钛粉和17.14g的尿素(即n(Ti):n(CH4N2O)＝5:3)组成的 原料粉末中放入硬质合金罐后，加入2ml工业乙醇作为分散剂，球料比为20:1， 球磨介质为直径为8mm和5mm的硬质合金球，在手套箱过渡仓中进行反复洗 气后放入球磨机的操作腔体内，所用气体为氩气，盖上密封盖，保证管内氩气 环境下取出放入球磨机中，球磨转速为400r/min，每转60min，停机20min散 热，球磨40h后，制得TiN1.2；
S2、将Mo2C粉末进行球磨细化，球料比为20:1，转速为450r/min，球磨 60h，每转60min，停机10min进行散热，制得80nm的细化Mo2C粉末；
S3、按照表25将80vol.％的TiN1.2细化粉末与20vol.％的Mo2C粉末在球磨 机中混料10h，球料比10:1，球磨转速为350r/min，在手套箱中将TiN1.2和Mo2C 粉末混合物装填入硬质合金模具中进行预压，预压压力为400MPa，预压30s， 然后把预压后的样品装入石墨模具中进行SPS烧结。将石墨模具放在烧结台上， 升温制度为：以50℃/min的升温速率从室温升到1000℃，在1000℃保温5min， 以50℃/min的升温速率从1000℃升到1700℃，同时对烧结体缓慢施加压力至 50MPa，保温10min。
将SPS烧结后的TiN1.2-Mo2C复合材料试样打磨抛光后进行组织及性能检 测，所得烧结块体技术参数如下：
表26实施例12中复合烧结体的技术参数和具体数值
Figure BDA0002619440030000191
实施例13
原料配方的称量按照下述百分比进行：
表27原料配方表(40g)
Figure BDA0002619440030000192
S1、在22.07g的钛粉和17.93g的尿素(即n(Ti):n(CH4N2O)＝20:13)组成 的原料粉末中放入硬质合金罐后，加入2ml工业乙醇作为分散剂，球料比为10:1， 球磨介质为直径为8mm和5mm的硬质合金球，在手套箱过渡仓中进行反复洗 气后放入球磨机的操作腔体内，所用气体为氩气，盖上密封盖，保证管内氩气 环境下取出放入球磨机中，球磨转速为400r/min，每转60min，停机20min散 热，球磨30h后，制得TiN1.3；
S2、将Mo2C粉末进行球磨细化，球料比为10:1，转速为450r/min，球磨 60h，每转60min，停机10min进行散热，制得110nm的细化Mo2C粉末；
S3、按照表27将80vol.％的TiN1.3细化粉末与20vol.％的Mo2C粉末在球磨 机中混料10h，球料比10:1，球磨转速为350r/min，在手套箱中将TiN1.3和碳 化铌粉末混合物装填入硬质合金模具中进行预压，预压压力为500MPa，预压 30s，然后把预压后的样品装入石墨模具中进行热压烧结。将石墨模具放在烧结 台上，升温制度为：以100℃/min的升温速率从室温升到1000℃，在1000℃ 保温5min，以100℃/min的升温速率从1000℃升到1700℃，同时对烧结体缓 慢施加压力至50MPa，保温10min。
将SPS烧结后的TiN1.2-Mo2C复合材料试样打磨抛光后进行组织及性能检 测，所得烧结块体技术参数如下：
表28实施例13中复合烧结体的技术参数和具体数值
Figure BDA0002619440030000201
最后应说明的是以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限 制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人 员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对 其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应 技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种Mo2C结合的TiNx复合材料，其特征在于，其化学成分的体积百分比为：10～40％的Mo2C粉，其余为TiNx。
2.根据权利要求1所述的一种Mo2C结合的TiNx复合材料，其特征在于，所述TiNx中，0.3≤x≤0.9或x＝1.1～1.3。
3.根据权利要求1所述的一种Mo2C结合的TiNx复合材料，其特征在于，所述Mo2C的纯度＞99％，粒度为150nm以细；所述TiNx的粒度为150nm以细。
4.一种Mo2C结合的TiNx复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：制备150nm以细的TiNx；
将预设摩尔比Ti粉和尿素组成的原料粉末进行球磨细化，制得150nm以细的TiNx微粉，所述TiNx微粉中，0.3≤x≤0.9或x＝1.1～1.3；
S2：制备150nm以细的Mo2C；
将Mo2C粉末进行球磨细化，制得150nm以细的Mo2C微粉；
S3：混料、预压、放电等离子烧结制得制得Mo2C结合的TiNx复合材料；
向所述TiNx微粉中加入体积百分比为10～40vol.％的Mo2C微粉进行球磨混料，得到TiNx和Mo2C粉末混合物；
将所述TiNx和Mo2C粉末混合物装填入石墨合金模具中进行预压，得到预压后的样品；
把所述预压后的样品装入石墨磨具中进行放电等离子烧结，制得Mo2C结合的TiNx复合材料。
5.根据权利要求4所述的一种Mo2C结合的TiNx复合材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中Ti粉末和尿素的摩尔比为6:1或5:1或4:1或10:3或20:7或5:2或20:9或20:11或5:3或20:13。
6.根据权利要求4所述的一种Mo2C结合的TiNx复合材料的制备方法，其特征在于，
在所述步骤S1中将Ti粉和尿素组成的原料粉末进行球磨细化的工艺为：球料质量比为10:1～20:1，转速为250～400r/min，球磨20～40h，每转60min，停机10min进行散热；
在所述步骤S2中将Mo2C粉末进行球磨细化的工艺为：球料质量比为10:1～20:1，转速为350～450r/min，球磨40～60h，每转60min，停机20min进行散热；
在所述步骤S3中TiNx微粉和Mo2C微粉球磨混料的工艺为：球料质量比为5:1～10:1，球磨转速为250～350r/min，球磨10h，每转60min，停机20min进行散热；
步骤S1、S2和S3中球磨过程均采用5mm和8mm两种WC硬质合金球。
7.根据权利要求4所述的一种Mo2C结合的TiNx复合材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S1中，Ti粉和尿素组成的原料粉末进行球磨细化过程中采用工业乙醇作为分散剂，所述工业乙醇的分析纯≥99.7％。
8.根据权利要求4所述的一种Mo2C结合的TiNx复合材料的制备方法，其特征在于，
在所述步骤S1中，所述Ti粉的粒径为1～3μm，纯度为99.5％；
在所述步骤S2中，所述Mo2C粉末的粒径为1～3μm，纯度＞99％。
9.根据权利要求4或6所述的一种Mo2C结合的TiNx复合材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S3中预压压力为300～500Mpa，预压时间为30s。
10.根据权利要求4所述的一种Mo2C结合的TiNx复合材料的制备方法，其特征在于，在所述步骤S3中，放电等离子烧结工艺为：烧结过程中真空度为30Pa；烧结压力为30～50MPa，以50～100℃/min的升温速率将烧结温度提高为1300～1800℃，之后保温为5～30min，然后降温卸压，完成放电等离子烧结。
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