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一种高强度TiC0.7N0.3‑HfN材料及制备方法

摘要

本发明涉及高强度陶瓷刀具领域,具体为一种高强度TiC

著录项

  • 公开/公告号CN106868373A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2017-06-20

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 太原理工大学;

    申请/专利号CN201710168097.0

  • 申请日2017-03-21

  • 分类号C22C29/04;C22C1/05;C22C1/10;

  • 代理机构太原科卫专利事务所(普通合伙);

  • 代理人朱源

  • 地址 030024 山西省太原市迎泽西大街79号

  • 入库时间 2023-06-19 02:37:14

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2018-06-12

    授权

    授权

  • 2017-07-14

    实质审查的生效 IPC(主分类):C22C29/04 申请日:20170321

    实质审查的生效

  • 2017-06-20

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及高强度陶瓷刀具领域,具体为一种高强度TiC0.7N0.3-HfN材料及其制备方法。

背景技术

多元复合的方法可以提高TiCN(碳氮化钛)基金属陶瓷材料的烧结性能,降低其的烧结温度,使其在较低的温度下可以达到致密化,并且适当的材料组分、晶粒生长抑制剂和烧结工艺可以使晶粒细化,进而提高材料的力学性能。TiCN基金属陶瓷具有高硬度(一般可达91~93.5HRA)、化学稳定性好、高的抗氧化能力、较高的耐热性,具有接近非金属陶瓷的硬度和耐热性,且其抗弯强度比非金属陶瓷高,而被用来制作高速精加工、半精加工、粗加工和间断切削用的刀具材料。

目前通过向基体TiCN中加入添加相,采用多元复合的方法来提高材料的综合性能,虽然大多数提高了材料的抗弯强度及断裂韧度,但材料的抗弯强度并没有大幅度的提高,制约着其复合材料的广泛应用。

TiCN基金属陶瓷一般采用真空烧结工艺制备,在保证材料实现致密化的条件下尽量减少烧结时间,以制备出晶粒细小、性能优异的材料。另外传统制备工艺存在制备设备与工艺复杂,成本高,不利于产业化等不足之处。

发明内容

本发明为了解决现有TiCN基陶瓷材料复合时存在力学性能降低、工艺复杂且不利于产业化的问题,提供了一种热压烧结高强度TiC0.7N0.3-HfN材料及制备方法。

本发明是采用如下技术方案实现的:一种高强度TiC0.7N0.3-HfN材料,是由如下质量百分比的原料组成:TiC0.7N0.3>

制得的高强度TiC0.7N0.3-HfN材料的纯度高,TiC0.7N0.3与HfN及金属相形成固溶体,提高了材料的综合力学性能,TiC0.7N0.3-HfN材料的硬度介于20GPa-25GPa,抗弯曲强度介于1590MPa-1790MPa,断裂韧度介于8.0>1/2-10.0MPa·m1/2,克服了现有TiCN基陶瓷材料复合时存在力学性能降低的问题。

一种高强度TiC0.7N0.3-HfN材料的制备方法,采用如下步骤:a、将各原料的混合粉末装入卧式罐磨球磨机中,用硬质合金球球磨后过筛;b、将过筛后的原料装入上下封闭的石墨容器,再放入高温烧结炉内;c、在升温速率10℃/min、压力30MPa、烧结温度1435℃-1630℃的条件下保温10min-55min,得到高强度TiC0.7N0.3-HfN材料。

采用真空热压烧结法,在合适的升温速率、压力、生长温度和保温时间下,合成高强度TiC0.7N0.3-HfN材料,克服了现有TiCN基陶瓷材料复合时存在工艺复杂且不利于产业化的问题。

本发明采用多元复合的方法,大大提高了材料的综合力学性能,硬度介于20GPa-25GPa,抗弯曲强度介于1590MPa-1790MPa,断裂韧度介于8.0>1/2-10.0MPa·m1/2,而且利用真空热压烧结法,工艺简化,成本低,利于产业化生产,适合于切削加工难加工材料。

附图说明

图1为本发明的扫描电镜图。

由图可见,添加相HfN以固溶的方式存在于基体材料中,HfN与金属和基体形成的固溶相有利于提高材料的综合力学性能。

具体实施方式

实施例1

一种高强度TiC0.7N0.3-HfN材料,是由如下质量百分比的原料组成:TiC0.7N0.3>

一种高强度TiC0.7N0.3-HfN材料的制备方法,采用如下步骤:a、将各原料的混合粉末装入卧式罐磨球磨机中,用硬质合金球球磨后过筛;b、将过筛后的原料装入上下封闭的石墨容器,再放入高温烧结炉内;c、在升温速率10℃/min、压力30MPa、烧结温度1435℃的条件下保温25min,得到高强度TiC0.7N0.3-HfN材料。

实施例2

一种高强度TiC0.7N0.3-HfN材料,是由如下质量百分比的原料组成:TiC0.7N0.3>

一种高强度TiC0.7N0.3-HfN材料的制备方法,采用如下步骤:a、将各原料的混合粉末装入卧式罐磨球磨机中,用硬质合金球球磨后过筛;b、将过筛后的原料装入上下封闭的石墨容器,再放入高温烧结炉内;c、在升温速率10℃/min、压力30MPa、烧结温度1500℃的条件下保温10min,得到高强度TiC0.7N0.3-HfN材料。

实施例3

一种高强度TiC0.7N0.3-HfN材料,是由如下质量百分比的原料组成:TiC0.7N0.3>

一种高强度TiC0.7N0.3-HfN材料的制备方法,采用如下步骤:a、将各原料的混合粉末装入卧式罐磨球磨机中,用硬质合金球球磨后过筛;b、将过筛后的原料装入上下封闭的石墨容器,再放入高温烧结炉内;c、在升温速率10℃/min、压力30MPa、烧结温度1565℃的条件下保温55min,得到高强度TiC0.7N0.3-HfN材料。

实施例4

一种高强度TiC0.7N0.3-HfN材料,是由如下质量百分比的原料组成:TiC0.7N0.3>

一种高强度TiC0.7N0.3-HfN材料的制备方法,采用如下步骤:a、将各原料的混合粉末装入卧式罐磨球磨机中,用硬质合金球球磨后过筛;b、将过筛后的原料装入上下封闭的石墨容器,再放入高温烧结炉内;c、在升温速率10℃/min、压力30MPa、烧结温度1630℃的条件下保温40min,得到高强度TiC0.7N0.3-HfN材料。

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