CN114752835B - 一种具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法 - Google Patents

一种具有蜂窝状结构的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蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法，其步骤为：首先以TiO2、TiN和石墨粉为原料进行配料，得到混合料1；随后在所得混合料1的料浆中加入Ti(C,N)、Ni、Mo2C、WC、Cr3C2、AlN和石墨粉，配制成质量分数为Ti：40.46～43.65，Ni：14.03～19.78，Mo：9.90～10.15，Cr：0.76～0.79，Al：0.46～0.49，W：4.94～5.06，O：5.76～7.02，C：11.59～13.17，N：5.92～6.07的混合料，所得浆料于90～110℃下在真空红外干燥箱中烘干，得到混合粉料2；烘干后的混合粉料2经过添加成型剂、压制成型、脱除成型剂和真空烧结等工序，得到具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷，其综合力学性能优良。该方法对生产设备无特殊要求，工艺简单，成本较低，有利于工业推广。

Description

一种具有蜂窝状结构的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蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法，属于粉末冶金技术领域。
背景技术
凭借着其优良的耐磨性、红硬性、化学稳定性、高温抗氧化性以及与金属间的摩擦系数低等优点，Ti(C,N)基金属陶瓷逐渐受到了工业领域的青睐。作为刀具，Ti(C,N)基金属陶瓷刀具可以很好地适应高速高效干式切削，大大地提高了切削效率及使用寿命，同时还具有比于硬质合金更低的制造成本，Ti(C,N)基金属陶瓷已显示了其作为传统的WC-Co硬质合金的升级替代材料的巨大潜力。除了刀具领域，金属陶瓷材料在模具、耐磨件、密封件、航空航天、石油、采矿、汽车等领域也具有巨大的应用潜力。虽然金属陶瓷相比于硬质合金具有许多优点，但是其强韧性仍嫌不足，使得其理论上的优势并不能够得到很好的发挥。为了进一步提高金属陶瓷的强韧性，研究者们从工艺优化、成分优化、晶须、纳米相添加等多种途径进行了研究和尝试，使金属陶瓷的综合力学性能得到了一定的提高。但是与传统的硬质合金一样，金属陶瓷的耐磨性和强韧性之间存在着矛盾：耐磨性越高、强韧性越低，反之亦然。使得金属陶瓷很难满足在一些复杂、苛刻条件下的使用需求，因此大大地限制了Ti(C,N)基金属陶瓷的应用领域。
为了使得金属陶瓷在具有高硬度的同时，兼具良好的强韧性，一种硬质相晶粒尺寸呈双峰分布的混晶结构金属陶瓷近年来引起了人们的广泛关注，其结合了粗晶金属陶瓷的高强韧性和细晶金属陶瓷的高硬度，具有较好的综合力学性能。然而，在烧结过程中，由于该类Ti(C,N)基金属陶瓷的显微组织演变过程较为复杂，压坯中粗细颗粒随机分布，大部分细颗粒在液相烧结过程中会优先溶解，并在大颗粒表面析出长大，这也使得采用传统的制备方法难以使金属陶瓷达到理想的双峰分布特征。专利CN 109576545 B公开的“一种具有混晶结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法”，以及专利CN 113025861 A公开的“一种混晶Ti(C,N)基金属陶瓷材料及其制备方法”，所得金属陶瓷的综合力学性能虽然得到了一定程度上的提升，但是相比较于传统金属陶瓷来说，这两件专利公开的金属陶瓷硬度相对于原料为细晶粒的金属陶瓷更低，而断裂韧性相对于原料为粗晶粒的金属陶瓷更低。而在硬质合金领域，专利CN 101787479 A公布了“网状结构硬质合金及其制备方法”，该方法将不同钴含量的团粒料和浆料分别制备并混合，混合料经烧结后所得硬质合金的显微组织包含团粒与基体两种组织结构，含钴量较低的团粒贡献硬度与耐磨性，而含钴量相对较高的基体贡献强度与韧性，团粒与基体均匀复合在一起使网状结构硬质合金具备较优异的综合力学性能。但是该种方法制备出的网状硬质合金始终存在组织不致密的缺点，这主要是因为分别制备的团粒使得烧结过程中团粒/基体界面处会优先产生新生的孔洞，这一定程度上会促使原生孔洞扩大，烧结过程中液相不能完全填充这些较大的孔洞，最终使得团粒/基体界面处的孔隙度增大。(唐炜,杨树忠,张帆,等.团粒粒径组成对网状合金组织结构及物理/力学性能的影响[J].中国钨业,2020,35(6):39-49.)。
因此，如何制备出具有良好双峰分布且具有蜂窝状结构的均匀致密的Ti(C,N)基金属陶瓷，使其兼具高硬度和高强韧性尤为重要。
发明内容
本发明目的是提供一种具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法，使得金属陶瓷显微组织在具有双峰分布特点的同时，具有较均匀得蜂窝状显微组织结构，解决金属陶瓷在高硬度条件下断裂韧性偏低，而且综合力学性能不高的问题。
本申请是通过如下技术方案实现的：
首先，本发明提供了一种具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷，其微观特征为：一定数量的高硬度的细晶金属陶瓷团聚体均匀分布在韧性较高的粗晶金属陶瓷基体中，形成独特的蜂窝状显微组织结构；团聚体和基体金属陶瓷均由具有芯-环结构的硬质相颗粒、无芯结构硬质相颗粒和Ni基粘结相组成，具有芯-环结构的硬质相的核芯均为Ti(C,N)、环形相均为(Ti,Mo,W,Cr,Al)(C,N)，无芯结构硬质相为(Ti,Mo,W,Cr,Al)(C,N)；团聚体和基体中两种硬质相颗粒平均尺寸明显不同，其中细晶金属陶瓷团聚体中硬质相颗粒的平均粒径为0.5～0.7μm，基体金属陶瓷中硬质相颗粒的平均粒径为2～5μm。
所述Ti(C,N)基金属陶瓷的成分质量份数为：Ti：40.46～43.65，Ni：14.03～19.78，Mo：9.90～10.15，Cr：0.76～0.79，Al：0.46～0.49，W：4.94～5.06，O：5.76～7.02，C：11.59～13.17，N：5.92～6.07。
进一步的，上述成分中的Ti由TiO2粉、TiN粉及Ti(C,N)粉引入，Ni由Ni粉引入，Mo由Mo2C粉引入，Cr由Cr3C2粉引入，Al由AlN粉引入，W由WC粉引入，O由TiO2粉引入，C由石墨粉及Ti(C,N)、WC、Mo2C、Cr3C2粉引入，N由Ti(C,N)、TiN、AlN粉引入；其中TiO2粉的尺寸为0.2～0.4μm，Ti(C,N)粉的尺寸为2～4μm，其余粉末的尺寸均为1～3μm。
其次，本发明还提供了上述具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，包含以下步骤：
(1)配制混合料1：以TiO2、TiN和石墨粉为原料配制混合料1，其质量份数为：Ti：15.58～17.30，C：6.49～7.91，N：1.98～2.03，O：5.76～7.02的混合料1，其中，TiO2粉的尺寸为0.2～0.4μm，其余粉料的尺寸为1～3μm，加入球磨介质无水乙醇，加入量为混合料1重量的1.2～1.4倍，将混合料1球磨混合均匀；
(2)配制混合料2：在步骤(1)所得混合浆料中加入一定比例的Ti(C,N)、Ni、Mo2C、WC、Cr3C2、AlN和石墨粉配置混合料2，此时混合料总的成分的质量份数为：Ti：40.46～43.65，Ni：14.03～19.78，Mo：9.90～10.15，Cr：0.76～0.79，Al：0.46～0.49，W：4.94～5.06，O：5.76～7.02，C：11.59～13.17，N：5.92～6.07，Ti(C,N)粉的尺寸均为2～4μm，其余粉料的尺寸为1～3μm，补充加入球磨介质无水乙醇，加入量为混合料2与混合料1重量之差的1.2～1.4倍；合理的粒径配比是得到结构特征和性能不同的团聚体和基体的关键之一；
(3)烘干：将步骤(2)所得混合浆料置于真空红外干燥箱中烘干；
(4)将步骤(3)所得混合粉料通过添加成型剂、压制成型、脱除成型剂和真空烧结工序，即获得显微组织具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷；
所述真空烧结过程为：包括以下四个阶段：第一阶段，首先将放有生坯的真空烧结炉升温至1000～1100℃，保温1～2h；第二阶段，随后升温至1200～1300℃，保温1.5～3.5h；第三阶段升温至1390～1430℃，保温0.5～1.5h；第四阶段，以20℃/min的冷却速度使真空炉内温度降至1000℃以下，然后随炉冷却。
进一步的，上述步骤(1)所述球磨过程在行星球磨机上进行，所用球料比为6:1，球磨转速为200～300rpm，球磨时间为18～28h；
进一步的，上述步骤(2)所述球磨过程在行星球磨机上进行，球料比为7:1，球磨转速为180～220rpm，球磨时间为10～16h；
进一步的，上述步骤(3)所述的烘干的过程中，真空红外干燥箱内的气压保持为0.2～0.4atm，烘干温度为90～110℃；
进一步的，上述步骤(4)成型剂为7wt.％的聚乙烯醇水溶液，加入比例为混合料的3～5wt％；
进一步的，上述步骤(4)压制的压力为150～200MPa，在此压力条件下模压成型获得烧结所用生坯；
进一步的，上述步骤(4)脱除成型剂在真空度高于10Pa的真空/气氛一体炉中进行，缓慢升温至450℃，进行成型剂脱除，在200～450℃之间的升温速度为0.2～0.4℃/min。
为实现本目的，首先以TiO2、TiN和石墨粉为原料配制混合料1进行长时间球磨后，再往该混合浆料中加入粗颗粒的Ti(C,N)、Ni、Mo2C、WC、Cr3C2、AlN和石墨粉进行混合，配制混合料2，并继续球磨。本申请制备的蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷中，细晶Ti(C,N)硬质相颗粒通过碳热还原反应并与TiN互相固溶形成，粗颗粒Ti(C,N)硬质相为原料直接加入，两种硬质相的形成/加入方式完全不同，且粒度相差明显，通过后续烧结工艺的调整比较容易实现显微组织中粗、细硬质相颗粒的大量共存。
为实现本目的，上述步骤(3)中将混合料2在真空远红外干燥箱中烘干，目的是为了使得以酒精作为球磨介质的混合浆料在烘干过程中发生沸腾，通过沸腾产生气泡的表面张力的作用，使粒径细小、比表面积较大的粉末发生聚集，形成团聚体，其它区域为尺寸较大的粗颗粒粉末，从而使得烘干后的混合料2为细颗粒团聚体和粗颗粒基体的均匀混合粉料，以确保得到蜂窝结构金属陶瓷。在真空远红外干燥箱中、在负压和一定温度下，使混合浆料发生沸腾的烘干方式为本申请首创，与传统烘干方法完全不同。
为实现本目的，真空烧结分为四个阶段，在第一阶段升温至1000～1100℃并保温，细颗粒硬质相团聚体中的TiO2将与石墨粉发生碳热还原反应生成TiC，还原过程中释放的CO能使得粉料表面的吸附氧排除得更加彻底，净化粘结相与硬质相界面，增强结合力，这使得细颗粒硬质相与粘结相之间的界面结合强度相对更高，有利于提高材料的强韧性；在第二阶段升温至1200～1300℃并保温，通过碳热还原生成的细小的硬质颗粒更加容易与W、Mo、Cr等合金元素间发生互扩散形成(Ti,W,Mo,Cr,Al)(C,N)固溶体，因而使得细晶金属陶瓷团聚体中的硬质相为芯-壳结构硬质相颗粒和无芯结构硬质相颗粒共存；同时，未溶的粗Ti(C,N)颗粒在该烧结阶段作为核心通过溶解-析出机制形成具有芯-壳结构的硬质相颗粒，另外，也通过原位析出形成了少量无芯结构的硬质相颗粒，所形成的粗晶金属陶瓷作为基体围绕在细晶金属陶瓷团聚体周围；第三阶段升温至1390～1430℃并保温，使金属陶瓷进入最终烧结阶段，完成烧结体的致密化，形成具有蜂窝状结构的金属陶瓷；第四阶段以20℃/min的冷却速度使真空炉内温度降至1000℃以下，然后随炉冷却，能够防止团聚体中细小的硬质相在液相阶段停留时间过长而合并长大，能够在一定程度上细化陶瓷相颗粒，保持金属陶瓷硬质相颗粒的双峰特性。最终获得硬质相颗粒呈双峰分布、且具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷，其细晶金属陶瓷团聚体可以保证材料的高硬度和耐磨性，且可以提高材料的抗弯强度，而粗晶金属陶瓷基体可以保证材料的断裂韧性；与普通的混晶金属陶瓷比较，具有蜂窝状结构的金属陶瓷，由于其高韧性金属陶瓷基体呈连续网状分布，在受载时会起到钝化裂纹、偏转裂纹、吸收冲击功的作用，因而对裂纹扩展起到阻碍的作用，从而增加材料的断裂韧性，最终使得蜂窝状结构金属陶瓷具有良好的综合力学性能。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
1.本发明提供的具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷，其硬度和强韧性明显高于传统方法制备的金属陶瓷，通过对成分及制备工艺的调控可以有效地调控基体中蜂窝结构的分布及细晶金属陶瓷团聚体的大小，制备出具有不同力学性能的金属陶瓷材料。
2.本发明所制备的混合浆料在真空远红外干燥箱中通过沸腾烘干，通过沸腾产生气泡的表面张力的作用，使得使粒径细小、比表面积较大的粉末发生聚集，形成团聚体，其它区域为尺寸较大的粗颗粒粉末，上述工艺方法使得团聚体与基体金属陶瓷混合料自动形成，工艺过程简单，是目前其它方法所无法比拟的。
3.本发明烧结过程仅在一个热循环条件下进行，过程工艺简单，普通真空烧结炉即可满足生产要求，有利于工业推广应用。
附图说明
图1为实施例1制备的具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的SEM低倍显微组织图。
图2为实施例1制备的具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的SEM高倍显微组织图。
具体实施方式
以下结合实例说明本发明的技术效果。以下实例所采用的原料为TiO2粉、Mo粉、TiN粉、Ti(C,N)粉、Ni粉、Mo2C粉、WC粉、Cr3C2粉、AlN粉以及石墨粉；其中，TiO2粉的尺寸为0.2～0.4μm，Ti(C,N)粉的尺寸为2～4μm，其余粉末的尺寸均为1～3μm。
表1是4种成分配方的混合料1的成分，表2是4种成分配方的混合料2的成分。分别采用实施例1-3的3种不同的工艺参数将其制备成金属陶瓷，并测定了试样的洛氏硬度、抗弯强度和palmqvist断裂韧性。以下洛氏硬度按照GB/T 3849.1-2015标准进行测量，室温抗弯强度按照GB/T 3851-2015标准进行测量，断裂韧性按照GB/T33819-2017的标准进行测量。
表1四种成分配方的混合料1成分
成分 Ti C N O
1<sup>#</sup> 17.30 7.91 1.98 7.02
2<sup>#</sup> 16.74 7.45 2.00 6.61
3<sup>#</sup> 16.16 6.97 2.02 6.20
4<sup>#</sup> 15.58 6.49 2.03 5.76
表2四种成分配方金属陶瓷的混合料2的成分
成分 Ti Ni Mo Cr Al W O C N
1<sup>#</sup> 43.65 14.03 9.90 0.76 0.46 4.94 7.02 13.17 6.07
2<sup>#</sup> 42.60 15.92 9.98 0.77 0.47 4.98 6.61 12.65 6.02
3<sup>#</sup> 41.54 17.83 10.07 0.78 0.48 5.02 6.20 12.12 5.96
4<sup>#</sup> 40.46 19.78 10.15 0.79 0.49 5.06 5.76 11.59 5.92
实施例1
1、配制混合料1：以TiO2粉、TiN粉和石墨粉为原料，按照表1配制4种混合粉料1，置于行星球磨机中进行球磨，加入球磨介质无水乙醇，加入量为混合料1重量的1.2倍，球料比为6:1，球磨机转速250rpm，球磨时间为18h；
2、配制混合料2：在步骤1所得混合浆料1中加入粗颗粒的Ti(C,N)、Ni、Mo2C、WC、Cr3C2、AlN和石墨粉，按照表2配制4种混合料2，并继续置于行星球磨机中进行球磨，补充加入球磨介质无水乙醇，加入量为混合料2与混合料1重量之差的1.4倍，球料比为7:1，球磨机转速180rpm，球磨时间为14h；
3、烘干：将混合浆料2置于真空红外干燥箱中烘干，烘干温度为100℃，干燥箱中气压为0.3atm；
4、添加成型剂：向按步骤3所得的混合粉料2中加入成型剂，成型剂采用浓度为7wt.％的聚乙烯醇水溶液，加入比例为混合料的4wt％；
5、压制成型：压制成型所用的压力为180MPa；
6、脱除成型剂：在真空度高于10Pa的真空/气氛一体炉中脱除成型剂，在200～450℃之间的升温速率为0.3℃/min；
7、真空烧结：在真空/气氛一体炉中进行。首先将放有生坯的烧结炉升温至1000℃，保温2h；随后升温至1300℃，保温2.5h；然后升温至1430℃，保温0.5h；最后以20℃/min的冷却速度使真空炉内温度降至1000℃以下后随炉冷却。上述烧结工艺均在真空度高于1.0×10-2Pa的条件下进行。
在上述制备工艺条件下，不同成分配比制备出的金属陶瓷力学性能见表3。
表3采用工艺1制备出的不同金属陶瓷的力学性能
成分 1<sup>#</sup> 2<sup>#</sup> 3<sup>#</sup> 4<sup>#</sup>
抗弯强度σ<sub>b</sub>(MPa) 2058 2126 2273 2491
硬度(HRA) 93.0 92.4 91.8 91.3
断裂韧性(MPa·m<sup>1/2</sup>) 9.7 10.1 11.3 12.4
图1为本实施例制备的具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的SEM低倍显微组织图，其中可见该金属陶瓷中细晶金属陶瓷团聚体与粗晶金属陶瓷基体组成的蜂窝状显微组织结构；图2为本实施例制备的具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的SEM高倍显微组织图，其中：1、芯-环结构硬质相；2、无芯结构硬质相；3、Ni基粘结相。
实施例2
本实施例金属陶瓷制备步骤如下：
1、配制混合料1：以TiO2粉、TiN粉和石墨粉为原料，按照表1配制4种混合粉料1，置于行星球磨机中进行球磨，加入球磨介质无水乙醇，加入量为混合料1重量的1.3倍，球料比为6:1，球磨机转速200rpm，球磨时间为28h；
2、配制混合料2：在步骤1所得混合浆料1中加入粗颗粒的Ti(C,N)、Ni、Mo2C、WC、Cr3C2、AlN和石墨粉，按照表2配制4种混合料2，并继续置于行星球磨机中进行球磨，补充加入球磨介质无水乙醇，加入量为混合料2与混合料1重量之差的1.3倍，球料比为7:1，球磨机转速220rpm，球磨时间为10h；
3、烘干：将混合浆料2置于真空红外干燥箱中烘干，烘干温度为90℃，干燥箱中气压为0.2atm；
4、添加成型剂：向按步骤3所得的混合粉料2中加入成型剂，成型剂采用浓度为7wt.％的聚乙烯醇水溶液，加入比例为混合料的5wt％；
5、压制成型：压制成型所用的压力为200MPa；
6、脱除成型剂：在真空度高于10Pa的真空/气氛一体炉中脱除成型剂，在200～450℃之间的升温速率为0.4℃/min；
7、真空烧结：在真空/气氛一体炉中进行。首先将放有生坯的烧结炉升温至1100℃，保温1h；随后升温至1250℃，保温1.5h；然后升温至1390℃，保温1.5h；最后以20℃/min的冷却速度使真空炉内温度降至1000℃以下后随炉冷却。上述烧结工艺均在真空度高于1.0×10-2Pa的条件下进行。
在上述制备工艺条件下，不同成分配比制备出的金属陶瓷力学性能见表4。
表4采用工艺2制备出的不同金属陶瓷的力学性能
成分 1<sup>#</sup> 2<sup>#</sup> 3<sup>#</sup> 4<sup>#</sup>
抗弯强度σ<sub>b</sub>(MPa) 1973 2089 2221 2374
硬度(HRA) 92.8 92.1 91.6 91.1
断裂韧性(MPa·m<sup>1/2</sup>) 9.3 10.5 11.2 12.5
实施例3
本实施例金属陶瓷制备步骤如下：
1、配制混合料1：以TiO2粉、TiN粉和石墨粉为原料，按照表1配制4种混合粉料1，置于行星球磨机中进行球磨，加入球磨介质无水乙醇，加入量为混合料1重量的1.4倍，球料比为6:1，球磨机转速300rpm，球磨时间为24h；
2、配制混合料2：在步骤1所得混合浆料1中加入粗颗粒的Ti(C,N)、Ni、Mo2C、WC、Cr3C2、AlN和石墨粉，按照表2配制4种混合料2，并继续置于行星球磨机中进行球磨，补充加入球磨介质无水乙醇，加入量为混合料2与混合料1重量之差的1.2倍，球料比为7:1，球磨机转速200rpm，球磨时间为16h；
3、烘干：将步骤3所得混合浆料，置于真空红外干燥箱中烘干，烘干温度为110℃，干燥箱中气压为0.2atm，过筛后得到混合粉料2；
4、添加成型剂：向按步骤3所得的混合粉料2中加入成型剂，成型剂采用浓度为7wt.％的聚乙烯醇水溶液，加入比例为混合料的3wt％；
5、压制成型：压制成型所用的压力为150MPa；
6、脱除成型剂：在真空度高于10Pa的真空/气氛一体炉中脱除成型剂，在200～450℃之间的升温速率为0.4℃/min；
7、真空烧结：在真空/气氛一体炉中进行。首先将放有生坯的烧结炉升温至1050℃，保温1.5h；随后升温至1200℃，保温3.5h；然后升温至1410℃，保温1h；最后以20℃/min的冷却速度使真空炉内温度降至1000℃以下后随炉冷却。上述烧结工艺均在真空度高于1.0×10-2Pa的条件下进行。
在上述制备工艺条件下，不同成分配比制备出的金属陶瓷力学性能见表5。
表5采用工艺3制备出的不同金属陶瓷的力学性能
成分 1<sup>#</sup> 2<sup>#</sup> 3<sup>#</sup> 4<sup>#</sup>
抗弯强度σ<sub>b</sub>(MPa) 2087 2215 2373 2501
硬度(HRA) 93.1 92.5 92.0 91.5
断裂韧性(MPa·m<sup>1/2</sup>) 9.5 10.4 10.9 12.1
在本权利书取值范围内，配置混合料过程中的烘干参数以及烧结过程中的第一阶段和第三阶段的工艺参数对力学性能影响相对较大，只有当此阶段的烧结温度和保温时间搭配合理时，上述阶段的碳热还原过程和液相烧结过程才能合理充分进行，以制备出综合力学性能较优的蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷。在本权利书取值范围内，其对材料力学性能的影响有限。
上述实施例只是用于对本发明的内容进行阐述，而不是限制，因此在和本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应该认为是包括在权利要求书的范围内。
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷，其特征在于：所述金属陶瓷是由细晶金属陶瓷团聚体与粗晶金属陶瓷基体组成的蜂窝状显微组织结构；
所述细晶金属陶瓷团聚体和粗晶金属陶瓷基体均由具有芯-环结构的硬质相颗粒、无芯结构硬质相颗粒和Ni基粘结相组成；所述具有芯-环结构的核芯为Ti(C,N)、环形相为(Ti,Mo,W,Cr,Al)(C,N)；所述无芯结构硬质相为(Ti,Mo,W,Cr,Al)(C,N)；
所述细晶金属陶瓷团聚体中硬质相颗粒的粒径为0.5～0.7 μm，粗晶金属陶瓷基体中硬质相颗粒的粒径为2～5 μm；
所述金属陶瓷是由以下质量份的原料组成：Ti：40.46～43.65份，Ni：14.03～19.78份，Mo：9.90～10.15份，Cr：0.76～0.79份，Al：0.46～0.49份，W：4.94～5.06份，O：5.76～7.02份，C：11.59～13.17份，N：5.92～6.07份。
2.根据权利要求1所述的一种具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷，其特征在于：所述金属陶瓷的成分中，Ti由TiO2粉、TiN粉及Ti(C,N)粉引入，Ni由Ni粉引入，Mo由Mo2C粉引入，Cr由Cr3C2粉引入，Al由AlN粉引入，W由WC粉引入，O由TiO2粉引入，C由石墨粉及Ti(C,N)、WC、Mo2C 、Cr3C2粉引入，N由Ti(C,N)、AlN粉引入；其中TiO2粉的粒径为0.2～0.4 μm，Ti(C,N)粉的粒径为2～4 μm，其余粉末的粒径均为1～3 μm。
3.如权利要求1所述具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1) 配制混合料1
以TiO2、TiN和石墨粉为原料配制质量份数为：Ti：15.58～17.30，C：6.49～7.91，N：1.98～2.03，O：5.76～7.02的混合料1，加入球磨介质无水乙醇，加入量为混合料1重量的1.2~1.4倍，将混合料1球磨混合均匀；
配制混合料2
在步骤(1)所得混合浆料中加入Ti(C,N)、Ni、Mo2C、WC、Cr3C2、AlN和石墨粉配置混合料2；所得混合料2的最终成分的质量份数为：Ti：40.46～43.65，Ni：14.03～19.78，Mo：9.90～10.15，Cr：0.76～0.79，Al：0.46～0.49，W：4.94～5.06，O：5.76～7.02，C：11.59～13.17，N：5.92～6.07，加入球磨介质无水乙醇，加入量为混合料2与混合料1重量之差的1.2~1.4倍，并将所得混合料2继续球磨获得混合浆料；
(3) 烘干：将步骤(2)所得混合浆料于90~110℃烘干，得到最终混合粉料；
(4) 将步骤(3)所得混合粉料中添加成型剂、压制成型、脱除成型剂、真空烧结，得到所述具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷；
所述真空烧结过程四个阶段：第一阶段，升温至1000～1100℃，保温1～2h；第二阶段，随后升温至1200～1300℃，保温1.5～3.5h；第三阶段升温至1390～1430℃，保温0.5～1.5h；第四阶段，以20℃/min的冷却速度使真空炉内温度降至1000℃以下随炉冷却。
4.根据权利要求3所述具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)的球磨混合在行星球磨机中进行，球料比为6:1，球磨转速为200～300rpm，球磨时间为18～28h；所述步骤(2)的球磨混合在行星球磨机中进行，球料比为7:1，球磨转速为180～220rpm，球磨时间为10～16h。
5.根据权利要求3所述的具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)的烘干是指置于气压为0.2～0.4 atm的真空红外干燥箱中烘干。
6.根据权利要求3所述具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)所述添加成型剂是指添加7wt.％的聚乙烯醇水溶液，加入比例为混合料的3～5wt％；所述压制成型是指压力为150～200MPa。
7.根据权利要求3所述具有蜂窝状结构的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤(4)所述脱除成型剂是指在真空度高于10Pa的条件下升温至450℃，脱除成型剂；其中，在200～450℃温度区间的升温速度为0.2～0.4℃/min。
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