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高性能超细 Ti(C,N)金属陶瓷***材料的研究
材料学专业博士研究生熊继 指导教师沈保罗
由于 Ti(C,问金属陶瓷具有更高的热硬度、更好的抗氧化性和抗高温蠕变能力,因此被广泛用做***材料. Ti(C,N)金属陶瓷***材料的主要原料是钦,钦在地球上的贮量为传统的 WC 基硬质合金***材料的主要原料 W 的 70 倍,具有极大的成本和资源优势 e 因此, Ti(C,问金属陶瓷成为近期各国研究的主要***新材料之一。
基于超细 WC 基硬质合金的使用现状及 Ti(C,N)基金属陶瓷***材料的发展概况、研究进展,本文采用 X 射线衍射仪 CXRD) 、扫描电镜CSEM) 、透射电镜 CTEM) 、电子探针CEPMA) 、热等静压烧结炉<HIP) 、低压烧结炉(SH) 等对高性能超细Ti(C,N)金属陶瓷***材料进行了系统研究。
首先针对国内外在研究细颗粒Ti (C,N)金属陶瓷遇到的原料氧含量高,难以获得优质细颗粒Ti(C,N)金属陶瓷的现状,分析了超细原料中氧含量高的原因.
用市购平均粒度 的 TiCo., 粉末,通过同还原炉处理或真空炉处理,
获得了平均粒度小子 、%的优质超细TiCO.,N03原料。
在普通金属陶瓷的工艺的基础上,进一步研究了 MozC 、WC、TaC 等添加成分对 TiCo 剂。3 超细合金性能的影响。
针对超细原料比表丽、大、活性高、易于团聚等特点,优化了制备超细金属陶瓷混合料的球磨工艺参数:采用合适的分散剂改善科浆的粘满性,使超细颗粒表面为活性分子层包围,,超细金属陶瓷在 9000C 以下的低温状态发生了较普通金属陶瓷激烈得多的固相扩散反应,这是使超细金属陶瓷 15、环结构变得复杂的原因之一;-12300C 之阔的反应较平缓,但从品格常数的变化看,其反应的程度却比普通金属陶瓷的离;在 12300C 以后,反应又开始激烈,并出现了脱氮反应。与不加粘结相的超细混合料的对比研究发现,在较高温度时粘结相对物相的演变起了重要作用,这些研
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究结果为制定有效的烧结工艺提供了依据 a 根据超细:金属陶瓷物相的演变规律, 修改了常规烧结普通金属陶瓷的工艺路线。由于超细金属陶瓷液相的提前出现, 必须在较低的温度下延快烧结时间以脱除有害的吸附物和低熔点挥发物,在未发生脱氮反应之前,采取充氮气的办法进行烧结,由于金属陶瓷中液相的流动变得困难,必须采取加压烧结,以消除孔隙,提高超细金属陶瓷的性能.
对超细金属陶烧的断口进行了分析。统计分析表明,超细金属陶瓷的断裂源主要为孔隙,同时还有少量的 Ni 池等。应用铃木寿的强度理论,计算出超绍金属陶瓷的本征强度为 50ωMPa,,主要是孔隙等缺陷造成了强度下降,并指出,降低孔隙、 Ni 池等缺陷将有利于金属陶瓷强度的提高.
用高分辨率透射电镜分析了超细金属陶瓷和普通金属陶瓷的微观组织结构。两种金属陶瓷的组成相是一样的,主要由(Ti ,胁J Ta,的(C,N) 固溶体和 Co (N i)固溶体构成, (Ti ,胁,Ta,W) (C,N) 固溶体是硬质相, Co (N i)固溶体是粘结相. Co (Ni) ,
最后,将制得的超细金属陶骤***同市售的普遐金属陶瓷、日本超编金属陶瓷及 wc 基硬质合金 PI0 ,超细 NT6B 金属陶瓷的切削寿命最长,其寿命超过了日本NX2 525. 是普通市售金属陶瓷寿命和 WC在硬质合的 2-3 倍.***的切削力最小,被加工材料的表面光洁度最高。
超细金属陶瓷缸l备工艺显微组织本征强度切削性能
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Study On High-Performance ultra-fine Ti(C,N)-based Cermets for Tool Materials
Materials Science
Student: Xiong Ji Adviser: Shen Baoluo
Ti(C,N)-b臼ed cermets have been widely used as 世le tool materials because of its higher red hardness,better resis怯nce to oxidation,and better resistance to creep at high temperature. The key alloying element used in Ti(C,