CN113174523B - 一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法 - Google Patents
一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113174523B CN113174523B CN202110368260.4A CN202110368260A CN113174523B CN 113174523 B CN113174523 B CN 113174523B CN 202110368260 A CN202110368260 A CN 202110368260A CN 113174523 B CN113174523 B CN 113174523B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano
- temperature
- modified
- heating
- metal ceramic
- 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
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
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/02—Compacting only
-
- 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
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/1017—Multiple heating or additional steps
- B22F3/1021—Removal of binder or filler
-
- 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
-
- 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
- B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
- B22F9/18—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds
- B22F9/20—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds
- B22F9/22—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes with reduction of metal compounds starting from solid metal compounds using gaseous reductors
-
- 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
- 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
- B22F2009/043—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by ball milling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开了一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法,制备纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料按其重量份包括:8~14份Co/WC纳米复合粉体、25~40份TiC、8~13份TiN、18~28份Ni、11~15份Mo、6~12份Co、0.8~1.5份C、0.5~3.5份Ti(C,N)和0.12~0.25份CeO2。本发明纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料选用适宜的原料配比,优化真空烧结工艺,使制得的金属陶瓷材料具有良好的致密性,进而提高产品的韧性和强度,并且制备方法简单,制备工艺易操作,产品经济价值高的特点,具有广阔的应用空间。
Description
技术领域
本发明涉及金属陶瓷材料技术领域,具体涉及一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法。
背景技术
刀具一般是指刀具切削部分的材料,是机床实现切削加工的直接执行者,在金属切削过程中,刀具切削部分在高温下承受着很大切削力与剧烈摩擦,而且断续切削工作时,还伴随着冲击与振动。因此,对刀具材料的要求更为严格,需要具有高硬度、高耐磨性、高耐热性、足够的强度与人性,以及良好的导热性和较小的线膨胀系数等。刀具材料的性能优劣是影响加工表面质量、切削效率、刀具寿命的重要因素。
常用的刀具材料包括高速钢、硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、超硬材料、涂层刀具等。其中金属陶瓷与硬质合金的加工方法相似,一般认为金属陶瓷就是Ti(C,N)基硬质合金,是以Ti(C,N)为基体,Ni、Mo、Co为粘接剂制备而成的复合材料。这类材料不仅具有较高的硬度和耐磨性,优良的化学稳定性、红硬性和抗蠕变性能,还具有一定的韧性和强度,但其断裂韧性较差,使用寿命较短。
中国专利CN105220087A公开了一种高强韧Ti(C,N)基金属陶瓷复合材料,该复合材料的组分包括:TiN、Mo、WC、Co、Ni、Cr2C3、C、TiC和表面改性增强体;所述的表面改性增强体包括改性碳纤维和改性CNT中的一种或两种的混合物,所述的改性碳纤维为表面沉积有热解碳涂层的碳纤维,所述的改性CNT为表面沉积有热解碳涂层的CNT。但该专利制备的金属陶瓷复合材料的硬度和韧性不佳。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法,以解决上述技术问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料,制备上述纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料按其重量份包括:8~14份Co/WC纳米复合粉体、25~40份TiC、8~13份TiN、18~28份Ni、11~15份Mo、6~12份Co、0.8~1.5份C、0.5~3.5份Ti(C,N)和0.12~0.25份CeO2。
进一步地,制备上述纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料按其重量份包括:11份Co/WC纳米复合粉体、32份TiC、10.5份TiN、23份Ni、13份Mo、9份Co、1.2份C、2.0份Ti(C,N)和0.18份CeO2。
进一步地,上述TiC为粒径在≤0.1μm的纳米TiC和粒径在1~5μm的TiC以重量比(3.5~12):100混合的混合物。
进一步地,上述Co/WC纳米复合粉体的制备方法包括以下步骤:
步骤i,将偏钨酸铵与硝酸钴以重量(1.8~3.2):1溶于去离子水中,充分搅拌,得到前驱体液,并放到雾化干燥机内,经雾化干燥,得到前驱体粉;
步骤ii,将前驱体粉放到焙烧炉内,控制温度为670~820℃,处理2~6小时,并与碳粉球磨混合,得到混合粉末;在该温度下前驱体粉内的阴离子被除去,生成复合产物,并与碳粉混合,得到混合粉末;
步骤iii,将混合粉末放到管式炉内,通入高纯氮气吹扫10~20分钟,再通入氢气,并升温至730~860℃,保温处理3~8小时,冷却至常温,得到Co/WC纳米复合粉体。
更进一步地,步骤i中,上述雾化干燥的工作参数为:雾化干燥机的进口温度为260~420℃,出口温度为120~220℃。
更进一步地,步骤ii中,上述球磨混合的球磨比为8:1,球磨时间为10~20小时,球磨介质为正己烷。
本发明的另一发明目的在于提供一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤S10,按上述重量份称取制备纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料;
步骤S20,将制备纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料放进行球磨混合,并加入成型剂,充分混合均匀后造粒、干燥,得到混合颗粒;
步骤S30,将混合颗粒装入模具中,压制成型,得到坯料,并将坯料转移至真空炉,升温至300~350℃,保温60~90分钟,继续升温至580~620℃,保温50~80分钟,除去成型剂;
步骤S40,将除去成型剂的混合颗粒置于烧结炉内,真空烧结,得到纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料。
进一步地,步骤S20中,上述成型剂的加入量为0.8~1.5wt%。
进一步地,步骤S40中,上述真空烧结的温度控制包括:先以3~3.5℃/min的升温速度升温至400℃,恒温30min,再以3.5~4℃/min的升温速度升温至760℃,恒温10~20分钟,再以2.0~2.5℃/min的升温速度升温至1200℃,保温60~120分钟,再以0.8~1.2℃/min的升温速率升温至终温,保温50~80分钟后,以10℃/min的降温速度降温至1320℃,再以1℃/min的降温速度降温至1140℃,最后再随炉冷却。
其中,真空烧结温度在760℃以下以较快的温度进行升温,在升温至760℃后保温处理10~20分钟,保证原料的均温热透性,减小原料间的热应力,在升温至1200℃时进行再保温处理,在原料液化之前,将产生的气体进行一定程度的挥发、排出,保证真空烧结炉内的真空度,可以提高金属陶瓷材料的致密度,而在最高温度保持一段时间后,快速冷却至1320℃后,进行缓慢降温,可以降低产品的内应力,避免产品弯曲开裂。
从上述的技术方案可以看出,本发明的优点是:
1.本发明纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料通过添加Co/WC纳米复合粉体对金属陶瓷的性能进行改善,通过对粘结性Co进行表面改性,合成纳米复合粉体,提高金属陶瓷性能的断裂韧性、强度和硬度,使其显示出更优异的耐磨性和抗冲击性能;
2.本发明纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料选用适宜的原料配比,优化真空烧结工艺,使制得的金属陶瓷材料具有良好的致密性,进而提高产品的韧性和强度,并且制备方法简单,制备工艺易操作,产品经济价值高的特点,具有广阔的应用空间。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法
制备上述纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料按其重量份包括:11份Co/WC纳米复合粉体、32份TiC、10.5份TiN、23份Ni、13份Mo、9份Co、1.2份C、2.0份Ti(C,N)和0.18份CeO2;上述TiC为粒径在≤0.1μm的纳米TiC和粒径在1~5μm的TiC以重量比7.8:100混合的混合物;
上述Co/WC纳米复合粉体的制备方法包括以下步骤:
步骤i,将偏钨酸铵与硝酸钴以重量2.5:1溶于去离子水中,充分搅拌,得到前驱体液,并放到雾化干燥机内,经雾化干燥,得到前驱体粉;上述雾化干燥的工作参数为:雾化干燥机的进口温度为340℃,出口温度为170℃;
步骤ii,将前驱体粉放到焙烧炉内,控制温度为740℃,处理4小时,并与碳粉球磨混合,得到混合粉末;在该温度下前驱体粉内的阴离子被除去,生成复合产物,并与碳粉混合,得到混合粉末;上述球磨混合的球磨比为8:1,球磨时间为15小时,球磨介质为正己烷;
步骤iii,将混合粉末放到管式炉内,通入高纯氮气吹扫15分钟,再通入氢气,并升温至800℃,保温处理5.5小时,冷却至常温,得到Co/WC纳米复合粉体。
纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤S10,按上述重量份称取制备纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料;
步骤S20,将制备纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料放进行球磨混合,并加入成型剂,成型剂的加入量为1.2wt%,充分混合均匀后造粒、干燥,得到混合颗粒;
步骤S30,将混合颗粒装入模具中,压制成型,得到坯料,并将坯料转移至真空炉,升温至325℃,保温75分钟,继续升温至600℃,保温65分钟,除去成型剂;
步骤S40,将除去成型剂的混合颗粒置于烧结炉内,真空烧结,上述真空烧结的温度控制包括:先以3.2℃/min的升温速度升温至400℃,恒温30min,再以3.7℃/min的升温速度升温至760℃,恒温15分钟,再以2.2℃/min的升温速度升温至1200℃,保温90分钟,再以1.0℃/min的升温速率升温至终温,保温65分钟后,以10℃/min的降温速度降温至1320℃,再以1℃/min的降温速度降温至1140℃,最后再随炉冷却,得到纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料。
实施例2
一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法
制备上述纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料按其重量份包括:8份Co/WC纳米复合粉体、25份TiC、8份TiN、18份Ni、11份Mo、6份Co、0.8份C、0.5份Ti(C,N)和0.12份CeO2;上述TiC为粒径在≤0.1μm的纳米TiC和粒径在1~5μm的TiC以重量比3.5:100混合的混合物;
上述Co/WC纳米复合粉体的制备方法包括以下步骤:
步骤i,将偏钨酸铵与硝酸钴以重量1.8:1溶于去离子水中,充分搅拌,得到前驱体液,并放到雾化干燥机内,经雾化干燥,得到前驱体粉;上述雾化干燥的工作参数为:雾化干燥机的进口温度为260℃,出口温度为120℃;
步骤ii,将前驱体粉放到焙烧炉内,控制温度为670℃,处理2小时,并与碳粉球磨混合,得到混合粉末;在该温度下前驱体粉内的阴离子被除去,生成复合产物,并与碳粉混合,得到混合粉末;上述球磨混合的球磨比为8:1,球磨时间为10小时,球磨介质为正己烷;
步骤iii,将混合粉末放到管式炉内,通入高纯氮气吹扫10分钟,再通入氢气,并升温至730℃,保温处理3小时,冷却至常温,得到Co/WC纳米复合粉体。
纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤S10,按上述重量份称取制备纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料;
步骤S20,将制备纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料放进行球磨混合,并加入成型剂,成型剂的加入量为0.8wt%,充分混合均匀后造粒、干燥,得到混合颗粒;
步骤S30,将混合颗粒装入模具中,压制成型,得到坯料,并将坯料转移至真空炉,升温至300℃,保温60分钟,继续升温至580℃,保温50分钟,除去成型剂;
步骤S40,将除去成型剂的混合颗粒置于烧结炉内,真空烧结,上述真空烧结的温度控制包括:先以3℃/min的升温速度升温至400℃,恒温30min,再以3.5℃/min的升温速度升温至760℃,恒温10分钟,再以2.0℃/min的升温速度升温至1200℃,保温60分钟,再以0.8℃/min的升温速率升温至终温,保温50分钟后,以10℃/min的降温速度降温至1320℃,再以1℃/min的降温速度降温至1140℃,最后再随炉冷却,得到纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料。
实施例3
一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法
制备上述纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料按其重量份包括:14份Co/WC纳米复合粉体、40份TiC、13份TiN、28份Ni、15份Mo、12份Co、1.5份C、3.5份Ti(C,N)和0.25份CeO2;上述TiC为粒径在≤0.1μm的纳米TiC和粒径在1~5μm的TiC以重量比12:100混合的混合物;
上述Co/WC纳米复合粉体的制备方法包括以下步骤:
步骤i,将偏钨酸铵与硝酸钴以重量3.2:1溶于去离子水中,充分搅拌,得到前驱体液,并放到雾化干燥机内,经雾化干燥,得到前驱体粉;上述雾化干燥的工作参数为:雾化干燥机的进口温度为420℃,出口温度为220℃;
步骤ii,将前驱体粉放到焙烧炉内,控制温度为820℃,处理6小时,并与碳粉球磨混合,得到混合粉末;在该温度下前驱体粉内的阴离子被除去,生成复合产物,并与碳粉混合,得到混合粉末;上述球磨混合的球磨比为8:1,球磨时间为20小时,球磨介质为正己烷;
步骤iii,将混合粉末放到管式炉内,通入高纯氮气吹扫20分钟,再通入氢气,并升温至860℃,保温处理8小时,冷却至常温,得到Co/WC纳米复合粉体。
纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤S10,按上述重量份称取制备纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料;
步骤S20,将制备纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料放进行球磨混合,并加入成型剂,成型剂的加入量为1.5wt%,充分混合均匀后造粒、干燥,得到混合颗粒;
步骤S30,将混合颗粒装入模具中,压制成型,得到坯料,并将坯料转移至真空炉,升温至350℃,保温90分钟,继续升温至620℃,保温80分钟,除去成型剂;
步骤S40,将除去成型剂的混合颗粒置于烧结炉内,真空烧结,上述真空烧结的温度控制包括:先以3.5℃/min的升温速度升温至400℃,恒温30min,再以4℃/min的升温速度升温至760℃,恒温20分钟,再以2.5℃/min的升温速度升温至1200℃,保温120分钟,再以1.2℃/min的升温速率升温至终温,保温80分钟后,以10℃/min的降温速度降温至1320℃,再以1℃/min的降温速度降温至1140℃,最后再随炉冷却,得到纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料。
实施例4
一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法
制备上述纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料按其重量份包括:10份Co/WC纳米复合粉体、30份TiC、9份TiN、20份Ni、12份Mo、10份Co、1.2份C、1.0份Ti(C,N)和0.15份CeO2;上述TiC为粒径在≤0.1μm的纳米TiC和粒径在1~5μm的TiC以重量比10:100混合的混合物;
上述Co/WC纳米复合粉体的制备方法包括以下步骤:
步骤i,将偏钨酸铵与硝酸钴以重量3.0:1溶于去离子水中,充分搅拌,得到前驱体液,并放到雾化干燥机内,经雾化干燥,得到前驱体粉;上述雾化干燥的工作参数为:雾化干燥机的进口温度为300℃,出口温度为150℃;
步骤ii,将前驱体粉放到焙烧炉内,控制温度为700℃,处理5小时,并与碳粉球磨混合,得到混合粉末;在该温度下前驱体粉内的阴离子被除去,生成复合产物,并与碳粉混合,得到混合粉末;上述球磨混合的球磨比为8:1,球磨时间为15小时,球磨介质为正己烷;
步骤iii,将混合粉末放到管式炉内,通入高纯氮气吹扫18分钟,再通入氢气,并升温至820℃,保温处理4小时,冷却至常温,得到Co/WC纳米复合粉体。
纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤S10,按上述重量份称取制备纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料;
步骤S20,将制备纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料放进行球磨混合,并加入成型剂,成型剂的加入量为1.0wt%,充分混合均匀后造粒、干燥,得到混合颗粒;
步骤S30,将混合颗粒装入模具中,压制成型,得到坯料,并将坯料转移至真空炉,升温至340℃,保温80分钟,继续升温至590℃,保温70分钟,除去成型剂;
步骤S40,将除去成型剂的混合颗粒置于烧结炉内,真空烧结,上述真空烧结的温度控制包括:先以3.4℃/min的升温速度升温至400℃,恒温30min,再以3.0℃/min的升温速度升温至760℃,恒温12分钟,再以1.5℃/min的升温速度升温至1200℃,保温80分钟,再以0.9℃/min的升温速率升温至终温,保温70分钟后,以10℃/min的降温速度降温至1320℃,再以1℃/min的降温速度降温至1140℃,最后再随炉冷却,得到纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料。
对比例1
一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法
制备上述纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料按其重量份包括:32份TiC、10.5份TiN、23份Ni、13份Mo、9份Co、1.2份C、2.0份Ti(C,N)和0.18份CeO2;上述TiC为粒径在≤0.1μm的纳米TiC和粒径在1~5μm的TiC以重量比7.8:100混合的混合物;
纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤S10,按上述重量份称取制备纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料;
步骤S20,将制备纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料放进行球磨混合,并加入成型剂,成型剂的加入量为1.2wt%,充分混合均匀后造粒、干燥,得到混合颗粒;
步骤S30,将混合颗粒装入模具中,压制成型,得到坯料,并将坯料转移至真空炉,升温至325℃,保温75分钟,继续升温至600℃,保温65分钟,除去成型剂;
步骤S40,将除去成型剂的混合颗粒置于烧结炉内,真空烧结,上述真空烧结的温度控制包括:先以3.2℃/min的升温速度升温至400℃,恒温30min,再以3.7℃/min的升温速度升温至760℃,恒温15分钟,再以2.2℃/min的升温速度升温至1200℃,保温90分钟,再以1.0℃/min的升温速率升温至终温,保温65分钟后,以10℃/min的降温速度降温至1320℃,再以1℃/min的降温速度降温至1140℃,最后再随炉冷却,得到纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料。
对比例2
一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法
制备上述纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料按其重量份包括:11份WC粉体、32份TiC、10.5份TiN、23份Ni、13份Mo、9份Co、1.2份C、2.0份Ti(C,N)和0.18份CeO2;上述TiC为粒径在≤0.1μm的纳米TiC和粒径在1~5μm的TiC以重量比7.8:100混合的混合物;
纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤S10,按上述重量份称取制备纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料;
步骤S20,将制备纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料放进行球磨混合,并加入成型剂,成型剂的加入量为1.2wt%,充分混合均匀后造粒、干燥,得到混合颗粒;
步骤S30,将混合颗粒装入模具中,压制成型,得到坯料,并将坯料转移至真空炉,升温至325℃,保温75分钟,继续升温至600℃,保温65分钟,除去成型剂;
步骤S40,将除去成型剂的混合颗粒置于烧结炉内,真空烧结,上述真空烧结的温度控制包括:先以3.2℃/min的升温速度升温至400℃,恒温30min,再以3.7℃/min的升温速度升温至760℃,恒温15分钟,再以2.2℃/min的升温速度升温至1200℃,保温90分钟,再以1.0℃/min的升温速率升温至终温,保温65分钟后,以10℃/min的降温速度降温至1320℃,再以1℃/min的降温速度降温至1140℃,最后再随炉冷却,得到纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料。
实验例
为了进一步说明本发明的技术进步性,现采用实验进一步说明。
实验方法:对本发明制备的纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料进行性能测试,结果如表1所示。
表1
检测项目 | 抗弯强度(MPa) | 维氏硬度(HV) | 断裂韧性(MPa·m1/2) |
实施例1 | 964.8 | 1545 | 12.64 |
实施例2 | 953.4 | 1350 | 11.98 |
实施例3 | 931.9 | 1480 | 10.43 |
实施例4 | 967.2 | 1525 | 11.68 |
对比例1 | 915.3 | 1240 | 8.74 |
对比例2 | 938.5 | 1315 | 9.26 |
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料,其特征在于,制备所述纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料按其重量份包括:11份Co/WC纳米复合粉体、32份TiC、10.5份TiN、23份Ni、13份Mo、9份Co、1.2份C、2.0份Ti(C,N)和0.18份CeO2;所述Co/WC纳米复合粉体的制备方法包括以下步骤:
步骤i,将偏钨酸铵与硝酸钴以重量(1.8~3.2):1溶于去离子水中,充分搅拌,得到前驱体液,并放到雾化干燥机内,经雾化干燥,得到前驱体粉;
步骤ii,将前驱体粉放到焙烧炉内,控制温度为670~820℃,处理2~6小时,并与碳粉球磨混合,得到混合粉末;
步骤iii,将混合粉末放到管式炉内,通入高纯氮气吹扫10~20分钟,再通入氢气,并升温至730~860℃,保温处理3~8小时,冷却至常温,得到Co/WC纳米复合粉体;
所述的纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤S10,按所述重量份称取制备纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料;
步骤S20,将制备纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料的原料放进行球磨混合,并加入成型剂,充分混合均匀后造粒、干燥,得到混合颗粒;
步骤S30,将混合颗粒装入模具中,压制成型,得到坯料,并将坯料转移至真空炉,升温至300~350℃,保温60~90分钟,继续升温至580~620℃,保温50~80分钟,除去成型剂;
步骤S40,将除去成型剂的混合颗粒置于烧结炉内,真空烧结,得到纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料。
2.根据权利要求1所述的纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料,其特征在于,所述TiC为粒径在≤0.1μm的纳米TiC和粒径在1~5μm的TiC以重量比(3.5~12):100混合的混合物。
3.根据权利要求1所述的纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料,其特征在于,步骤i中,所述雾化干燥的工作参数为:雾化干燥机的进口温度为260~420℃,出口温度为120~220℃。
4.根据权利要求1所述的纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料,其特征在于,步骤ii中,所述球磨混合的球磨比为8:1,球磨时间为10~20小时,球磨介质为正己烷。
5.根据权利要求1所述的纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料,其特征在于,步骤S20中,所述成型剂的加入量为0.8~1.5wt%。
6.根据权利要求1所述的纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料,其特征在于,步骤S40中,所述真空烧结的温度控制包括:先以3~3.5℃/min的升温速度升温至400℃,恒温30min,再以3.5~4℃/min的升温速度升温至760℃,恒温10~20分钟,再以2.0~2.5℃/min的升温速度升温至1200℃,保温60~120分钟,再以0.8~1.2℃/min的升温速率升温至终温,保温50~80分钟后,以10℃/min的降温速度降温至1320℃,再以1℃/min的降温速度降温至1140℃,最后再随炉冷却。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110368260.4A CN113174523B (zh) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | 一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110368260.4A CN113174523B (zh) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | 一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113174523A CN113174523A (zh) | 2021-07-27 |
CN113174523B true CN113174523B (zh) | 2022-06-21 |
Family
ID=76922985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110368260.4A Active CN113174523B (zh) | 2021-04-06 | 2021-04-06 | 一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113174523B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115418542B (zh) * | 2022-07-12 | 2023-05-23 | 杭州巨星科技股份有限公司 | 一种纳米改性金属陶瓷刀具材料及其制备方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008108418A1 (en) * | 2007-02-26 | 2008-09-12 | Kyocera Corporation | Ti-based cermet |
CN100569978C (zh) * | 2008-04-07 | 2009-12-16 | 株洲钻石切削刀具股份有限公司 | 纳米WC-Co复合粉改性的Ti(CN)基金属陶瓷及其制备方法 |
CN101302595A (zh) * | 2008-07-08 | 2008-11-12 | 湖南科技大学 | 高耐磨Ti(C,N)基金属陶瓷刀具及其制备 |
CN102534335A (zh) * | 2012-01-17 | 2012-07-04 | 四川大学 | 稀土合金粉末改性的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法 |
-
2021
- 2021-04-06 CN CN202110368260.4A patent/CN113174523B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113174523A (zh) | 2021-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109402479B (zh) | 一种高耐磨强韧性NbC基轻质金属陶瓷合金及其制备方法 | |
CN108950343B (zh) | 一种基于高熵合金的wc基硬质合金材料及其制备方法 | |
CN109972015B (zh) | Ti(C,N)基金属陶瓷刀具材料及其制备方法 | |
CN106544605B (zh) | 一种WCoB‑TiC复合陶瓷刀具材料及其制备方法 | |
CN112743080B (zh) | 一种高耐热性原位一体化制备Ti(C,N)基金属陶瓷刀具材料的方法 | |
CN105671411B (zh) | 一种碳化物增强铁基复合材料及其粉末冶金原位合成方法 | |
CN113174523B (zh) | 一种纳米改性Ti基金属陶瓷刀具材料及其制备方法 | |
CN110102752A (zh) | 一种金属陶瓷用固溶合金粉末及制备方法 | |
CN110257688A (zh) | 一种含硼化物粉末高速钢及其制备方法 | |
CN109576546A (zh) | 一种高强韧性无磁Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法 | |
CN114635069A (zh) | 一种高强韧性中熵合金粘结相Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法 | |
CN109554628B (zh) | 石墨烯复合高速工具钢的制备方法 | |
CN110273097B (zh) | 一种vc/v10粉末高速钢复合材料及其制备方法 | |
CN114318135A (zh) | 耐磨损高速钢 | |
CN117089775A (zh) | 一种高硬度高耐磨粉末高速钢及其制备方法 | |
CN109554627B (zh) | 石墨烯复合高速工具钢 | |
CN106702250A (zh) | 一种高硬度高强度硬质合金锯片及其加工方法 | |
CN114540724A (zh) | 一种协同强韧化金属陶瓷材料及其制备方法 | |
CN105734388A (zh) | 一种pcbn专用硼化物基高熵合金陶瓷结合剂 | |
CN113088781B (zh) | 一种高熵硬质合金及其制备方法和应用 | |
CN111101011A (zh) | 一种原位生成碳化物-钴镍铁非晶基硬质合金材料及其制备方法 | |
CN114561588B (zh) | 一种高硼高硅粉末高速钢及其前驱粉末的制备和应用 | |
EP0234099B1 (en) | Powder metallurgy high speed tool steel article and method of manufacture | |
CN113444959B (zh) | 一种沉淀硬化型高熵合金基钢结硬质合金及制备方法 | |
CN114686783B (zh) | 一种高弹性模量时效硬化高速钢材料及其制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |