CN114737078A - 一种快速制备高热硬性和高强的Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷刀具的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速制备高热硬性和高强的Ti(Cx,N1‑x)基金属陶瓷刀具的方法，属于高强度不锈钢切削刀具新材料领域。本发明高热硬性高强Ti(Cx,N1‑x)‑TiB2‑WC金属陶瓷刀具材料的组成质量比为：Ti 55‑63wt%，BN 8‑15wt%，C 4‑10wt%，W 5‑10%，AlCoCrFeNi高熵合金10‑16wt%。材料经混料造粒、放电等离子反应烧结、磨抛等工艺制备而成。本发明制备出Ti(Cx,N1‑x)和TiB2颗粒达到超细晶、TiB2呈现出棒晶形态、AlCoCrFeNi高熵合金构建的Ti(Cx,N1‑x)基金属陶瓷刀具材料，表现出高热硬性、高强的性能特点，可用于高强度不锈钢材料高效加工。
Description
技术领域
本发明属于金属陶瓷新材料刀具技术领域，具体涉及一种具有高强度切削不锈钢材料用高温、加工硬化严重、高磨损、易积削瘤等难加工特点的快速制备Ti(Cx,N1-x)-TiB2-WC-AlCoCrFeNi金属陶瓷刀具的方法。
背景技术
随着我国航空制造技术的不断发展和飞机综合性能的快速提高，对应用于航空领域的结构材料性能提出了更高、更苛刻的要求。高强度不锈钢由于其具有高热强度，高横向韧性，较好的可锻性和耐蚀性，已成为机身主梁、起落架、大应力接头以及高应力紧固件等关键承力件的主要候选材料。然而，高强度不锈钢作为一种典型的难加工材料，在加工过程中，易出现切削力过大、切削温度过高、加工硬化严重以及刀具磨损剧烈等较差切削加工性，直接影响企业的加工成本和效率。因此，常规的WC-Co硬质合金刀具已无法实现对高强度不锈钢的高效精加工。
可实现高强度不锈钢加工的刀具材料主要有涂层硬质合金、Al2O3陶瓷和Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷。涂层硬质合金一般选用TiN和类金刚石作为涂层材料，主要利用涂层材料减少刀具与工件间的扩散和化学反应，一定程度延缓了刀片的磨损与破损。受限于涂层和基体材料之间较低的结合力以及较大的内应力，此类刀具适用于工件的粗加工。Al2O3陶瓷硬度高、耐磨损，化学稳定性强，与工件材料粘结轻微，不易产生积屑瘤，但受制于强度低且脆性大的陶瓷离子键结合方式，此类刀具同样适用于工件的粗加工。不同于涂层硬质合金和陶瓷存在的材质硬伤，Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷融合了金属粘结相(高强韧性)和陶瓷相(高硬度)的优势，获得了理想的综合性能。Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷具有密度低，红硬性、化学和热稳定性与耐磨性良好，抗粘附性好，对钢摩擦系数低等优点，利于制作低成本高寿命的高效精加工刀具，备受研究人员关注。但是，为了获得高强韧性，制备时加入了高含量的金属粘结相(10-20%)。由于切削高强度不锈钢时被动形成了高温环境，高温下金属变形以位错攀移为主，滑移系增多，甚至产生蠕变危害，导致金属粘结相强度快速降低(俗称“软化”)，弱化了金属陶瓷的强韧性和耐磨性，在服役过程中易出现剥落甚至微崩刃的现象。因此，迫切需要研发兼具高热硬性和高强的Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷刀具材料。
高熵合金(HEA)是近年来涌现出的一种新型金属材料，由多种元素以等原子比或近等原子比的成分组成，在复杂化学短程有序和超大晶格畸变效应的共同作用下，获得了独特的原子结构特征，在力学行为方面表现出高强度、高硬度、耐磨损和耐腐蚀等优异的性能，成为国际学术界金属方向新的研究热点。“鸡尾酒效应”是高熵合金组元与性能控制的关键核心效应。目前，通过该效应在金属粘结相应用最广泛的高熵合金体系为AlCoCrFeNi。它以Co，Cr，Fe，Ni同属第四周期过渡族元素为主，具有相近的原子半径和电负性，而Al是轻金属元素，与其他四种元素之间的结合能高，且有较大的原子半径，固溶强化显著，呈现出高强(屈服强度能达1630 MPa)、高硬(硬度能达6.84 GPa)的性能特征。同时，Al、Cr元素抗氧化性优异，Co、Ni和Fe元素又与Ti(Cx,N1-x)润湿性良好。以AlCoCrFeNi高熵合金作为金属粘结相的Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷应具有良好的强韧性和较强的热硬性。
在金属陶瓷强韧性改性方面，国内外学者进行了细晶强化、棒晶或硬质颗粒等第二相强化研究。通过细晶强化可同时提高材料的强度、硬度和韧性，获得良好综合性能的金属陶瓷材料。Zhang等(G.T. Zhang, Y. Zheng, J.J. Zhang, et al, Journal of Alloysand Compounds, 2020)的研究表明，Ti(C,N)尺寸为0.69 μm时，Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度与断裂韧性可分别达到3324 MPa和18.6 MPa·m1/2。相对于细晶(0.8μm-1.3μm)粒径的Ti(Cx,N1-x)晶粒度，拥有超细(＜0.5μm)粒径的Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷应具有更好的强韧性。棒晶是理论上接近完整晶体强度的晶须材料。当以第二相加入基体材料时，它通过侨联和拔出、裂纹偏转和分支等方式消耗裂纹扩展阻力，提高复合材料的强韧性。相对于传统外加棒晶具有分散不均和易受污染等问题，原位合成的棒晶具有界面洁净、形态性能可控等特性，同时还存在适量的化学结合，更容易实现棒晶增强。Yang等(G.Q. Yang, H.Q. Yin,Z.H. Deng, Effect of chemical composition on the microstructure andmechanical properties of MoCoB based cermets, Ceramics International, 2020)制备了三维棒状MoCoB-Co金属陶瓷材料。通过改变Mo/B的比值，形成了等轴棒状MoCoB颗粒，提高了金属陶瓷的力学性能，其硬度、抗弯强度和断裂韧性达到HRA 89，1720 MPa和13.2MPa m1/2。在Ti(Cx,N1-x)的微结构调控方面，研究人员广泛调查了Mo2C和WC等第二类碳化物对材料成分结构性能的影响，发现这类添加剂会通过溶解-析出的冶金反应过程在陶瓷Ti(Cx,N1-x)颗粒(“芯”)表面形成环形固溶体(“环”)。适当成分和厚度的环形相可有效提高陶瓷相与金属粘结相的润湿性，并抑制晶粒的长大，进而改善金属陶瓷的结合强度。Lemboub等(S. Lemboub, S. Boudebane, F.J. Gotor, et al, Core-rim structure formationin TiC-Ni based cermets fabricated by a combined thermal explosion/hot-pressing process, International Journal of Refractory Metals and HardMaterials, 2018)通过在Ti-C-Ni体系中加入Mo和W反应热压合成了WC和Mo2C，进而实现了芯环结构TiC基金属陶瓷的制备。然而在文献资料中未涉及快速制备超细晶、棒晶和高熵合金协同增强Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷材料的制备研究。
因此，如何采用适当的烧结工艺制备具有超细晶和棒晶结构且以AlCoCrFeNi高熵合金作为金属粘结相的Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷具有非常重要的意义。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于克服低效率以及高热硬性和高强相矛盾的难题，提供一种快速制备、高热硬性、高强的Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷刀具的制备方法，通过采用熔炼法和雾化法制备AlCoCrFeNi高熵合金粉末，再通过混料、放电等离子反应烧结制备兼具超细晶和棒晶结构、AlCoCrFeNi高熵合金构建的Ti(Cx,N1-x)-TiB2-WC-AlCoCrFeNi金属陶瓷刀具材料，使得制作的刀具具有良好的热硬性和高强度，可作为高强度不锈钢的高效切削加工刀具。
本发明通过以下技术方案加以实现：
一种快速制备高热硬性和高强的Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷刀具的方法，包括以下步骤：
1）按原子百分比Al：Co：Cr：Fe：Ni=1：1：1：1：1的比例称取各原料粉末；将称取的各原料粉末放入多功能电磁搅拌熔炼炉中制得AlCoCrFeNi高熵合金棒材；
2）将步骤1）制得的AlCoCrFeNi高熵合金棒材用电极感应熔化气体雾化法制得AlCoCrFeNi高熵合金粉末；
3）称取以下重量百分比的各原料：Ti 55-63wt%，BN 8-15wt%，C 4-10wt%，W 5-10wt%，AlCoCrFeNi高熵合金粉末占10-16wt%，将上述各原料置于JHT双运动混合机中混合，混料结束后进行超声振筛，制得Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷混合料；
4）将步骤3）制得的Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷混合料倒入石墨模具中初步成型预压，然后将石墨模具置于放电等离子烧结炉中，炉温升至1120-1250℃，保温5-10min，制得粗糙刀具样品；
5）将步骤4）烧结完成后的粗糙刀具样品进行批量双端面平面研磨，最终得到不锈钢切削用Ti(Cx,N1-x)-TiB2-WC-AlCoCrFeNi金属陶瓷刀具。
在上述的步骤中，通过将反应原料成分进行合理配比和放电等离子反应加压烧结工艺，能够快速制备并控制Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷材料的优异性能，获得高热硬性和高强；借助放电等离子反应烧结技术可通过高频脉冲电流产生的焦耳热活化颗粒表面、提高烧结活性，还能利用机械压力加快致密化。同时，原位合成反应的短时间高放热促进了粉末中杂质的挥发，降低烧结难度，从而制备出超细晶Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷材料；此外，利用Ti和BN反应形成TiB2以及W与C反应形成WC，借助反应进程的调控实现棒状TiB2结构，WC的形成能降低金属相对陶瓷相的润湿角，强化相界面结合强度；再者，AlCoCrFeNi高熵合金可通过迟滞扩散效应和“鸡尾酒”效应具备高蠕变抗性和热稳定性，还能避免脆性金属化合物的形成进而兼具良好韧塑性，综合上述提高了Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷的热硬性和热强性。
进一步地，步骤1）中，多功能电磁搅拌熔炼炉以5-10mA/s缓慢增加速流至60KW，温度调节器在1450℃，达到温度后保持7.5-10min，之后调节熔炼速率调节器以20KW/min的速率降低熔炼炉功率为零；多功能熔炼炉中具有电磁线圈及电磁搅拌器，所述电磁线圈在熔融AlCoCrFeNi高熵合金原料粉时起到搅拌、净化熔体和分离杂质的作用，所述电磁搅拌器通入80-120A工频电流对熔体进行电磁搅拌，搅拌时间为5-7.5min。
进一步地，步骤2）中，电极感应熔化气体雾化法采用惰性气体作为雾化气体进行高熵合金棒块雾化，雾化熔炼温度保持在1500-1550℃，保温温度保持在1450-1500℃，精炼时间为5-10min，获得粉体粒度为20-110μm，纯度≥99.99%。
进一步地，步骤3）中，JHT双运动混合机的混料桶转速为20-30r/min，内部螺带叶片转速为70-80r/min，混料采用原料干混，混料时间为600-660min，超声振筛时间为5-6min。
进一步地，步骤4）中，石墨模具的样品预压成型采用H型压机，压力为10-15MPa；放电等离子烧结过程中压力为45-55MPa，烧结中的气氛为惰性气体，包括N2和Ar气体。
进一步地，步骤4）中，炉温升至1120-1250℃的具体包括以下步骤：
室温-800℃为80℃/min，额定功率为60%，保温2min，压力为10MPa；
800-1000℃为90℃/min，额定功率为75%，保温1min，压力为25MPa；
1000-1250℃为100℃/min，额定功率为90%，保温5min，压力为（45-55）MPa。
进一步地，步骤5）中，双端面平面研磨后的刀具表面平行度达到0.002mm，表面粗糙度最高达Ra0.4μm，工件尺寸偏差为±0.002mm。
在上述过程中采用多功能磁力搅拌熔炼炉和块体雾化工艺获得成分均匀、粒径细小和纯净度高的AlCoCrFeNi高熵合金粉末，同时借助放电等离子反应烧结工艺，依靠快速升温、烧结时间短可获得超细晶Ti(Cx,N1-x)材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1）本发明方法能制备出超细晶，高热硬性和高强的Ti(Cx,N1-x)基复合金属陶瓷材料；对材料进行扫描电子显微镜（SEM）分析，可以发现本发明所得材料具有超细晶Ti(Cx,N1-x)和TiB2、棒状TiB2结构且以AlCoCrFeNi高熵合金构建，晶粒结构分布均匀。
2）本发明方法制备的材料室温硬度达到20-22GPa，抗弯强度达到900-1250MPa，断裂韧性达到9-11MPa·m1/2，1000℃时，硬度≥10.5GPa，抗弯强度≥650MPa，断裂韧性≥6.5MPa·m1/2，可用于不锈钢材料的高效加工。
3）本发明方法具备具备快速制造刀具的可能，缩短刀具材料的研发时间。
附图说明
图1是本发明实施例1熔炼法和雾化法制备的AlCoCrFeNi高熵合金：(a) 形貌图（SEM）；(b) 颗粒尺寸分布图；
图2是本发明实施例1 AlCoCrFeNi高熵合金粉末EDS能谱图和XRD图；
图3是本发明实施例1 Ti(C,N)-TiB2-WC-AlCoCrFeNi金属陶瓷：(a) 抛光面SEM图和XRD图；(b) 断口SEM图和颗粒尺寸分布图；
图4是本发明实施例2熔炼法和雾化法制备的AlCoCrFeNi高熵合金：(a) 形貌图（SEM）；(b) 颗粒尺寸分布图；
图5是本发明实施例2 AlCoCrFeNi高熵合金粉末EDS能谱图和XRD图；
图6是本发明实施例2 Ti(C7,N3)-TiB2-WC-AlCoCrFeNi金属陶瓷：(a) 抛光面SEM图；(b) 断口SEM图和颗粒尺寸分布；
图7为本发明制备出的Ti(Cx,N1-x)和TiB2颗粒电镜扫描图。
具体实施方式
以下结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步详细说明，以便更好地理解本技术方案。
实施例1
一种快速制备高热硬性和高强的Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷刀具的方法，包括以下步骤：
步骤一：熔炼法制备AlCoCrFeNi高熵合金棒材：称取各种原料粉末，按原子百分比Al：Co：Cr：Fe：Ni=1：1：1：1：1；将所称取的原料混合后倒入多功能电磁搅拌熔炼炉中，以10mA/s缓慢增加速流至60KW，温度调节器在1450℃，达到温度后保持10min，之后调节熔炼速率调节器以20KW/min的速率降低熔炼炉功率为零；其中，电磁搅拌器通入120A工频电流对熔体进行电磁搅拌，搅拌时间为7.5min。熔炼结束后待炉冷却得到AlCoCrFeNi高熵合金棒材；
步骤二：将上述得到的AlCoCrFeNi高熵合金棒材用电极感应熔化气体雾化法制得AlCoCrFeNi高熵合金粉末。其中，雾化气体采用99.99%的高纯Ar气，雾化熔炼温度保持在1550℃，保温温度保持在1500℃，精炼时间为10min；
步骤三：进行反应原料配比、混料；所述反应原料包括的组分及各个组分的重量百分比：Ti 55wt%，BN 19wt%，C 9.61wt%，W 6.39wt%，AlCoCrFeNi高熵合金10wt%。将称量后的混合粉末置于JHT双运动混合机。混料结束后进行超声振筛，制备出Ti(C,N)基金属陶瓷混合料；其中，JHT双运动混合机物料桶转速为30r/min，内部螺带叶片转速为80r/min，混料采用原料干混，混料时间为600min。超声振筛时间为5min；
步骤四：将上述混合料倒入石墨模具中初步成型预压，然后将石墨模具置于放电等离子烧结炉中，炉温升至1250℃，保温5min。其中采用H型压机预压石墨模具，压力为10MPa；放电等离子烧结过程中压力为45MPa，烧结中的气氛为Ar气。放电等离子烧结炉的升温曲线为：室温-800℃为80℃/min，额定功率为60%，保温2min，压力为10MPa；800-1000℃为90℃/min，额定功率为75%，保温1min，压力为25MPa；1000-1250℃为100℃/min，额定功率为90%，保温5min，压力为45MPa；
步骤五：将烧结完成后的粗糙刀具样品进行批量双端面平面研磨，最终得到不锈钢切削用Ti(C,N)-TiB2-WC-AlCoCrFeNi金属陶瓷刀具。使用双端面平面研磨机后刀具的表面平行度达到0.002mm，表面粗糙度最高可达Ra0.4μm，工件尺寸偏差为±0.002mm。
将上述放电等离子反应烧结制备出的刀具样品进行力学性能测试：室温硬度为21GPa；抗弯强度为1052MPa；断裂韧性为9.2MPa·m1/2，1000℃时，硬度为11.1GPa，抗弯强度为723MPa，断裂韧性为6.7MPa·m1/2。熔炼法和雾化法之后的AlCoCrFeNi高熵合金粉末呈圆形颗粒状，颗粒尺寸分布大致均匀，平均尺寸达到38.35μm，XRD结果表明制备出的高熵合金为面心立方结构，如图1和2所示。反应热压烧结制备的样品在扫描电子显微镜（SEM）下观察，如图3所示，发现所得TiB2呈现棒状结构，材料整体致密且结构分布均匀，金属陶瓷颗粒平均尺寸为0.36μm。
实施例2
一种快速制备高热硬性和高强的Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷刀具的方法，包括以下步骤：
步骤一：熔炼法制备AlCoCrFeNi高熵合金棒材：称取各种原料粉末，按原子百分比Al：Co：Cr：Fe：Ni=1：1：1：1：1；将所称取的原料混合后倒入多功能电磁搅拌熔炼炉中，以5mA/s缓慢增加速流至60KW，温度调节器在1450℃，达到温度后保持7.5min，之后调节熔炼速率调节器以20KW/min的速率降低熔炼炉功率为零；其中，电磁搅拌器通入100A工频电流对熔体进行电磁搅拌，搅拌时间为5min。熔炼结束后待炉冷却得到AlCoCrFeNi高熵合金棒材。
步骤二：将上述得到的AlCoCrFeNi高熵合金棒材用电极感应熔化气体雾化法制得AlCoCrFeNi高熵合金粉末。其中。雾化气体采用99.99%的高纯Ar气，雾化熔炼温度保持在1500℃，保温温度保持在1450℃，精炼时间为5min。
步骤三：进行反应原料配比、混料；所述反应原料包括的组分及各个组分的重量百分比：Ti57.5wt%，BN7.7wt%，C9.4wt%，W9.4wt%，AlCoCrFeNi高熵合金占16wt%。将称量后的混合粉末置于JHT双运动混合机。混料结束后进行超声振筛，制备出Ti(C7,N3)基金属陶瓷混合料。JHT双运动混合机物料桶转速为25r/min，内部螺带叶片转速为75r/min，混料采用原料干混，混料时间为660min。超声振筛时间为6min。
步骤四：将上述混合料倒入石墨模具中初步成型预压，然后将石墨模具置于放电等离子烧结炉中，炉温升至1250℃，保温7.5min。其中采用H型压机预压石墨模具，压力为15MPa；放电等离子烧结过程中压力为55MPa，烧结中的气氛为N2气。放电等离子烧结炉的升温曲线为：室温-800℃为80℃/min，额定功率为60%，保温2min，压力为10MPa；800-1000℃为90℃/min，额定功率为75%，保温1min，压力为25MPa；1000-1250℃为100℃/min，额定功率为90%，保温5min，压力为55MPa。
步骤五：将烧结完成后的粗糙刀具样品进行批量双端面平面研磨，最终得到不锈钢切削用Ti(C7,N3)-TiB2-AlCoCrFeNi金属陶瓷刀具。使用双端面平面研磨机后刀具的表面平行度达到0.002mm，表面粗糙度最高可达Ra0.4μm，工件尺寸偏差为±0.002mm。
将上述放电等离子反应烧结制备出的刀具样品进行力学性能测试：室温硬度为20.6GPa；抗弯强度为1124MPa；断裂韧性为10.3MPa·m1/2，1000℃时，硬度为10.7GPa，抗弯强度为791MPa，断裂韧性为6.9MPa·m1/2。熔炼法和雾化法之后的AlCoCrFeNi高熵合金粉末大部分呈圆形颗粒状，小部分呈椭圆形状，其平均尺寸达到47.31μm，XRD结果表明制备出的高熵合金为面心立方结构，如图4和5所示。反应热压烧结制备的样品在扫描电子显微镜（SEM）下观察，如图6所示，发现制得的金属陶瓷中棒状TiB2适量减少，这主要是由于C:N比的升高导致TiB2含量的降低，进而影响棒状TiB2数量。但并不影响Ti(C7,N3)基金属陶瓷的整体微观形貌，金属陶瓷呈现出致密且少孔，棒状TiB2均匀分散于基体材料中。本发明制备出Ti(Cx,N1-x)和TiB2颗粒达到超细晶、TiB2呈现出棒晶形态，如图7所示。
Claims (7)
1.一种快速制备高热硬性和高强的Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷刀具的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1）按原子百分比Al：Co：Cr：Fe：Ni=1：1：1：1：1的比例称取各原料粉末；将称取的各原料粉末放入多功能电磁搅拌熔炼炉中制得AlCoCrFeNi高熵合金棒材；
2）将步骤1）制得的AlCoCrFeNi高熵合金棒材用电极感应熔化气体雾化法制得AlCoCrFeNi高熵合金粉末；
3）称取以下重量百分比的各原料：Ti 55-63wt%，BN 8-15wt%，C 4-10wt%，W 5-10wt%，AlCoCrFeNi高熵合金粉末占10-16wt%，将上述各原料置于JHT双运动混合机中混合，混料结束后进行超声振筛，制得Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷混合料；
4）将步骤3）制得的Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷混合料倒入石墨模具中初步成型预压，然后将石墨模具置于放电等离子烧结炉中，炉温升至1120-1250℃，保温5-10min，制得粗糙刀具样品；
5）将步骤4）烧结完成后的粗糙刀具样品进行批量双端面平面研磨，最终得到不锈钢切削用Ti(Cx,N1-x)-TiB2-WC-AlCoCrFeNi金属陶瓷刀具。
2.如权利要求1所述的一种快速制备高热硬性和高强的Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷刀具的方法，其特征在于步骤1）中，多功能电磁搅拌熔炼炉以5-10mA/s缓慢增加速流至60KW，温度调节器在1450℃，达到温度后保持7.5-10min，之后调节熔炼速率调节器以20KW/min的速率降低熔炼炉功率为零；多功能熔炼炉中具有电磁线圈及电磁搅拌器，所述电磁线圈在熔融AlCoCrFeNi高熵合金原料粉时起到搅拌、净化熔体和分离杂质的作用，所述电磁搅拌器通入80-120A工频电流对熔体进行电磁搅拌，搅拌时间为5-7.5min。
3.如权利要求1所述的一种快速制备高热硬性和高强的Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷刀具的方法，其特征在于步骤2）中，电极感应熔化气体雾化法采用惰性气体作为雾化气体进行高熵合金棒块雾化，雾化熔炼温度保持在1500-1550℃，保温温度保持在1450-1500℃，精炼时间为5-10min，获得粉体粒度为20-110μm，纯度≥99.99%。
4.如权利要求1所述的一种快速制备高热硬性和高强的Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷刀具的方法，其特征在于步骤3）中，JHT双运动混合机的混料桶转速为20-30r/min，内部螺带叶片转速为70-80r/min，混料采用原料干混，混料时间为600-660min，超声振筛时间为5-6min。
5.如权利要求1所述的一种快速制备高热硬性和高强的Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷刀具的方法，其特征在于步骤4）中，石墨模具的样品预压成型采用H型压机，压力为10-15MPa；放电等离子烧结过程中压力为45-55MPa，烧结中的气氛为惰性气体，包括N2和Ar气体。
6.如权利要求1所述的一种快速制备高热硬性和高强的Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷刀具的方法，其特征在于步骤4）中，炉温升至1120-1250℃的具体包括以下步骤：
室温-800℃为80℃/min，额定功率为60%，保温2min，压力为10MPa；
800-1000℃为90℃/min，额定功率为75%，保温1min，压力为25MPa；
1000-1250℃为100℃/min，额定功率为90%，保温5min，压力为（45-55）MPa。
7.如权利要求1所述的一种快速制备高热硬性和高强的Ti(Cx,N1-x)基金属陶瓷刀具的方法，其特征在于步骤5）中，双端面平面研磨后的刀具表面平行度达到0.002mm，表面粗糙度最高达Ra0.4μm，工件尺寸偏差为±0.002mm。
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