纳米ticn基金属陶瓷刀具材料烧结过程中的相成分变化

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1、第23卷增刊V01．23Supplement硬质合金cEMENTEDCARBrDE2006年9月Sep．2006≯簟蛳鲁赡‰畚纂巢黛毒纳米Ti(CN)基金属陶瓷刀具材料烧结过程中的相成分变化周书助王社权张洁尧唐宏晖(株洲钻石切削刀具股份有限公司，株洲，412007)摘要用分段真空烧结和X射线衍射研究了纳米Tj(CN)基金属陶瓷在烧结过程中的相成分的演变。试验表明：纳米Ti(CN)基金属陶瓷在9000C以后，Mo_,C和TaC开始由于扩散而参入固溶反应。在12000C以前，M02c和TaC固溶反应结束，两相均消失。WC在1100℃以后，开始由于扩散而参人固溶反

2、应，在12500C以前消失。在12500C以后。合金中只有Ti(CM和Ni(Ni+Co)两相存在。与纳米Ti(CN)基金属陶瓷不同，微米Ti(C№基金属陶瓷中的WC在1200℃以后，开始由于扩散而参入固溶反应，在13000C才消失，在1400。C以前，Ti(CN)固溶不完全，存在成分不同的两种Ti(cN)。纳米Ti(CN)基金属陶瓷在固相反应完成之前，随着烧结温度的升高．硬质相的晶格常数增加，粘结相的晶格常数随着烧结温度的增加而升高。关键词纳米Ti(CM金属陶瓷X衍射相成分演变Ti(CN)基金属陶瓷以其较高的化学稳定性，抗粘结能力，在高速切削条件下显示出很好

3、的红硬性和优异的抗月牙洼磨损能力，是高速精加工和半精加工较为理想的刀具材料【1训。纳米粉体以其奇特的表面效应和尺寸效应，表现出与微米粉体完全不同的性能。纳米Ti(CN)、WC的位错密度比传统尺寸原料粉末颗粒低，没有夹杂，纳米Ti(C，N)基金属陶瓷表现更加均匀的结构。与传统颗粒金属陶瓷合金相比，纳米结构金属陶瓷控制韧化的机理不同；纳米结构金属陶瓷由于细化的结构和强化的粘结相，其硬度的增加并不进一步降低它的断裂韧性阁。由于纳米Ti(CN)基金属陶瓷的原料和合金比一般硬质合金的成分复杂，在烧结过程中发生复杂的反应和变化16’14l。因此，研究纳米Ti(C，N)基

4、金属陶瓷在烧结过程中的相成分的变化UsI，对纳米Ti(CN)基金属陶瓷合金的成分、烧结制度的设计和获得优异的纳米金属陶瓷合金性能具有很大的指导意义。1试验方法和材料为了更好研究纳米Ti(CN)原料粉末的烧结性能，以微米Ti(CN)原料粉末的烧结性能为参考，进行对比研究。分别以等离子体气相法生产的纳米Ti(CN)粉末和以碳(氮)热还原法生产的微米Ti(CN)粉末为主要成分；它们的颗粒形貌见图l。按50％Ti(CN)-10％WC-10％TaC一10％M02C-10％Co-10％Ni分别配成两种混合料。经球磨混合、干燥、掺胶、过筛，然后压制成25mmx5．6mmx

5、8．0mm的试条。将两种试条压坯脱胶后，分别在6000C、800。C、9000C、10000C、1100℃、1200℃、12500C、1300℃、13500C、1400℃、1450。C、1520℃下烧结，并保温1小时。将烧结后的金属陶瓷压坯在合金研钵中砸碎，然后过100目。用X射线衍射分别测定砸碎粉末的相成分。基金项目：国家863(B类)项(2002AA331090)；湖南省科技厅重点科研攻关项(04GK2010)作者简介；周书助(1966-)，男，高级工程师，博士，一直从事硬质合金和金属陶瓷的科研工作。*W月$m．t#&，*镕女．■￡■-#※n(cMt±■

6、■tW^##*#na÷*目m*±*目l"NC狮扮丰白勺形啦(a)**，(h)№米2试验结果和分析28(。)目2纳来*位m*i属内瓷粉末踺台料∞xm射目谱从图1可以看出，纳米Ti(CN)粉末的平均粒径为50nm，粒度均匀且基奉为球形。微米n(cN)粉末的平均粒径为1．Sp．

7、m，粒度分布比较宽。从图2纳水Ti(Cr_I)基金属陶瓷的混台料的x射线衍射图谱可以看出．试验加人的每一个成分均能清楚的显示。图3为纳米n忙N)基金属陶瓷的混合料压坯在不同的烧结温度下的X射线衍射图谱，圈4为纳米骶帖N)基金属陶瓷的混合料压坯在不同的烧结温度下各种成分的x射线衍射峰相对强度

8、的变化。从圉3和图4中可以看出，在9∞℃以前，各种成分几乎没有什么变化，在900℃以后，M∞c和Tac开始由于扩散而参f百1—Fi飞■rF百飞—F雨fi百1广F羽20(。)21图3纳米盘属陶瓷混音料Ⅱ坯中相成分随烧结温度∞变化硬质台金第23卷■u口，【耵■‘脚wu1哪u11uD1zu口1删14w15001唧sinteringtemoerature(。C)图4纳米金属陶瓷压坯中各成分衍射峰相对强度随烧结温度的变化人固溶反应。在1000℃时，M02C和TaC均有明显的减少，随着温度的升高，固溶反应加快；在1200℃以前，M02C和TaC固溶反应结束，两相均消失。

9、WC在1100cc以前，几乎没有什么变化；在1100