高性能Ti(C,N)基金屬陶瓷的制備與組織研究

摘要：采用特殊工藝進行了金屬陶瓷材料原料粉體的氮化處理，并對粉體的氮化效果進行了SEM、XRD和EDS能譜分析，檢測氮化制備出的（Ti，W，Mo）（C，N）固溶體粉末的固溶效果.采用該氮化預固溶粉體，17%Ni粉，8%Mo粉的添加方式進行了金屬陶瓷刀片的燒結，并對燒結后的刀片斷口形貌、組成成分、相關物理和力學性能進行了分析.結果表明，采用此氮化工藝燒結的Ti（C，N）基金屬陶瓷材料，呈現出典型“芯—環”殼層結構，其“芯”部富含Ti元素，“環”部富Mo和W元素.該殼層結構顯著提高了金屬陶瓷材料的強韌性.因此，采用此氮化工藝燒結的Ti（C，N）基金屬陶瓷料性能超過傳統Ti（C，N）基金屬陶瓷材料性能.

關鍵詞：氮化處理；固溶體；金屬陶瓷；微觀組織結構；環形相

中圖分類號：TG148文獻標志碼：A

0引言

將碳化物和粘結相（Co、Ni和Fe）復合硬質材料使用陶瓷生產工藝方法制造所得的合金稱為金屬陶瓷［1］.Ti（C，N）基金屬陶瓷刀片具有較高的室溫硬度、高溫強度、良好的耐磨性、抗高溫氧化性與化學穩定性，同時還具有與金屬材料之間摩擦因數低的特點［2］.與WC-Co硬質合金相比，Ti（C，N）基金屬陶瓷材料耐磨耐腐蝕性強，但由于粘結相Ni/Co與Ti（C，N）間潤濕性差，導致其強韌性較低［3］，限制了應用范圍.因此，改善Ti（C，N）基金屬陶瓷強韌性是當前的主要研究方向［4］.

大量研究表明，通過添加碳化物WC、TaC、NbC、Mo和Mo2C能夠在燒結階段增加液相含量，提高金屬陶瓷中粘結相和硬質相之間的潤濕性，抑制碳化物晶粒的生長，有利于燒結制品的致密化，顯著提高Ti（C，N）基金屬陶瓷的韌性［5］.在……