(Cr,La)2(C,N)添加對Ti(C,N)基金屬陶瓷結構與性能的影響

龍航飛，葉金文，曹之南

四川大學材料科學與工程學院, 成都 610064

Ti(C,N)基金屬陶瓷誕生于20 世紀70 年代，是在WC-Co 基硬質合金和TiC 基金屬陶瓷的基礎上發展起來的一種復合材料，它以Ti(C,N)為硬質相、適量金屬為粘結相制備而成，性能介于陶瓷和硬質合金之間。由于Ti(C,N)基金屬陶瓷有接近陶瓷的硬度和耐高溫性，加工時與鋼的摩擦系數小，耐磨性比普通硬質合金好，而抗沖擊性能比陶瓷高，因此Ti(C,N)基金屬陶瓷被廣泛用于高速切削加工，尤其是精加工領域，其切削速度比WC 基硬質合金提高20%～50%[1-3]。同時，Ti(C,N)基金屬陶瓷具備優良的熱穩定性和高溫力學性能，且地殼中鈦的儲量豐富，使得Ti(C,N)基金屬陶瓷成為WC 基硬質合金的最具競爭力的替代品之一[4]。然而，與WC-Co 硬質合金相比，Ti(C,N)基金屬陶瓷仍存在強度和斷裂韌性偏低等問題。目前，添加各類添加劑是提升Ti(C,N)基金屬陶瓷力學性能最有效的手段之一。根據現有研究，Ti(C,N)基金屬陶瓷的添加劑種類很多，Mo2C 和WC 可改善粘接相對硬質相的潤濕性[5]；TaC 可提高材料的紅硬性和抗熱沖擊性[6]；Cr2C3的主要作用是抑制晶粒長大，可提高金屬陶瓷的硬度和耐磨性[7]；稀土元素也能夠改善Ti(C,N)基金屬陶瓷的組織與性能。劉寧等[8]發現Y 在Ti(C,N)基金屬陶瓷中可凈化粘接相/硬質相界面，并使其環形相的厚度略有增加，從而使硬質相顆粒得到細化。Wu 等[9]、董洪峰等[10]、姜佳庚等[11]發現，在Ti(C,N)基金屬陶瓷中引入La 元素能夠促進硬質相的溶解-析出，降低試樣中的氧含量，改善粘結相對硬質相的潤濕性，提高材料的抗彎強度和硬度。……