烧结温度对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织及力学性能的影响.doc

龙岩学院 毕业论文（设计） Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织 及力学性能的影响 学 院： 专 业：　　　 学 号： 作 者：　　　 指导教师(职称)： 二0一年月日 烧结温度对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织及力学性能的影响 摘要：本文采用真空烧结工艺制备了Ti(C,N)基金属陶瓷，研究了不同烧结温度对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织及力学性能的影响，使用了扫描电子显微镜（SEM）l5 %～8590年代初，Ti(C,N)基金属陶瓷刀具材料占所有刀具材料市场份额的30 %[6]。当用其做刀具时，其使用寿命也比硬质合金高，如图1所示 [7]。 图 1 切削铸铁GGG40时金属陶瓷与其它刀具寿命的比较 金属陶瓷既有陶瓷的高强度、高硬度、抗高温和抗氧化等优良性能，又有金属的韧性。和之前的WC基硬质金属相对比，现今的Ti(C,N)基金属陶瓷具有优良的性能，已经成功的引入了金属削切工业，其具备的多种优良性能使其广泛应用于今天的火箭、导弹、超音速飞机的外壳、发动机喷口等地方。因此采用Ti(C,N)基硬质合金刀具高速研磨、粗加工、半加工工件的尺寸精度和加工表面质量都优于用TiC基硬质合金刀具所加工的工件。但其强硬度的不足限制了其优越性的发挥。长期以来，如何提高Ti(C,N)基金属陶瓷的强硬度，一直是材料科学工作者的研究方向。在之前的Ti(C,N)基金属陶瓷研发制备中，很多通过优化配方的成分、制备工艺来提高金属陶瓷的性能，但是对于烧结工艺对于其性能的影响研究比较少，而Ti(C,N)基金属陶瓷制备工艺最关键的是烧结，只有对烧结工艺参数有精准的理解和把握，才有可能制备出性能良好的材料。 1.2 Ti(C,N)基金属陶瓷的微观结构 Ti (C, N)基金属陶瓷的典型显微结构是芯/壳结构(图1.2)，其特征是由TiC或Ti ( C, N)(Ti, Mo) C或(Ti, Mo) (C, N)固溶体组成的环形结构SS相及Ni、Co和溶入其中的Ti、Mo、C、Nr相。在陶瓷相周围生成SS相，改善了 Ni对Ti ( C,N)的润湿性，抑制了Ti ( C, N)晶粒长大，有利于碳化物晶粒细化。但是SS相很脆，为了得到性能优异的Ti ( C,N)基金属陶瓷，必须控制SS相的生长。 图 1.2 Ti (C, N)基金属陶瓷的典型结构 南大天尊电子有限公司YHG-600 上海跃进医疗器械厂CSS-44100 长春试验机研究所HR-150A 莱州华银试验仪器公司DX-2700 丹东方圆仪器有限公司-2 泰兴市金相船舶设备厂-2 泰兴市金相船舶设备厂 电子天平 MP5002 上海舜宇恒平科学仪器有限公司 2.2 试样材料的成分设计 混合料成分配比如表2所示。 表 2 试样的设计成分(wt.%) TiC Mo TiN C WC Ni Cr3C2 39 16 10.6 1.1 13.7 19 0.6 2.3实验工艺流程 试样制备流程工艺为：配料→球磨混料→烘干→造粒→过筛→压样→脱蜡→真空烧结 (1) 配料：根据表2成分配比，在电子天平准确称取试验原料150 g，然后装进球磨罐。 (2) 球磨混料：上述粉末充分混合后，按5:1的球料质量比在球磨罐中加入硬质合金球，再加入适量无水乙醇。将球磨罐放在DN2型行星球磨机并固定好，设置转速参数260 r/h，球磨时间为24 h。 (3) 烘干：将球磨24 h后的料浆放进YHG-600型电热鼓风烘干箱烘干，温度为70 ℃，烘干时间为30min(或者烘干到震荡时有粉尘扬起即可)，待冷却后，装进密封袋。 (4) 造粒：烘干后的混料，称取50 g放入球磨罐，加入造粒剂（将聚乙烯醇与蒸馏水按9:100混合，放入电热恒温水浴锅设置温度为90 ℃，不断搅拌直到聚乙烯醇完全溶解），充分搅拌，直到出现较为均匀的颗粒。 (5) 过筛：将造粒后的混料放在检验筛中，检验筛分别按照20目、40目、60目、80目、100目、120目叠放，待震荡后，各自取出密封待用。 (6) 压样：准确称取6 g混料，压制过程在DDJ-30型电动液压制样机上进行。压制压力为20MPa，加载速率5 mm/min，保压时间为10 s，卸载速率10 mm/min；按照此步骤压制4组试样。压制工艺曲线如图2.1所示。 图 2.1 混料压制工艺曲线 (7) 脱蜡：成型试样放入SK-G05123K型真空气氛管式电炉进行脱蜡。脱蜡工艺曲线如图2.2所示。 图 2.2 Ti ( C,