碳添加量对TiCN基金属陶瓷组织和性能的影响.pdf

第26卷第1期 爱 质 台 金 2009年3月 VoL26No．1 CEMENTEDCAR8fDE Mar．2009 ≯妊坐坐坐≮ 轰篡骤毒 碳添加量对Ti(C，N)基金属陶瓷组织和性能的影响 张晓明1丰平1·2贺跃辉2赵玉玲1 (1．三峡大学机械与材料学院，湖北宜昌“3002o 2．中南大学粉末冶金国家重点实验室，湖南长沙410083) 摘要碳含量对骶(c，N)基金属陶瓷的显微组织和机械性能有着重要影响。本文综述 了碳含量对Ti(c，№基金属陶瓷晶粒大小、相成分和力学性能的影响，分析了影响机制。 在一定范围内适当调整碳含量，可以获得综合性能良好的Ti(c，N)基金属陶瓷。 关键词碳含量；Ti(c，N)基金属陶瓷；晶粒大小；力学性能 Ti(C，N)基金属陶瓷作为切削刀具材料，一直以 其高温稳定性、高耐磨性、较高的切削速度和较好的 1碳含量对金属陶瓷组织的影响 加工表面质量为人称道【ll。其制备一般采用粉末冶 金法，原料主要为微米级甚至粒径更细的粉末。为了 1．1碳含量对金属陶瓷晶粒大小的影响 得到性能优良的制品，在制备过程中常加入一定量 晶粒大小对金属陶瓷性能有着显著的影响，已有 的石墨或碳黑，主要目的有：(1)还原粉末表面的 研究充分表明，晶粒细化可以在不降低金属陶瓷硬 氧化物，产生CO并逸出试样，以达到脱氧的效果； 度的情况下，有效提高其抗弯强度和断裂韧性悯。而 (2)确保能形成M02C，以便在烧结后期通过冶金反碳添加量的不同，会使金属陶瓷的晶粒大小发生明 应达到改善粘结相同硬质相之间润湿性的目的； 显改变。 (3)调整合金中的碳含量，以获得较高的强韧性； Yong Zheng等阄研究了碳含量对Ti(C，聊基金属 (4)避免出现脆性7相和游离石墨相[2-3]。可见，碳陶瓷组织的影响。其成分(文中含量未特别说明时均 在Ti(C，N)基金属陶瓷的制备中意义重大。本文着 重分析了碳含量对Ti(C，N)基金属陶瓷的显微组织、C含量在0．5％-2．5％之间变化，余量为WC。图l为 冶金过程以及机械性能等几个方面的影响，并分析 不同碳含量烧结试样的显微组织。所得金属陶瓷均 了影响机制。 由陶瓷硬质相和金属粘结相组成，陶瓷相具有金属 图1 Ti(C，N)基金属陶瓷显微组织嘲 基金项目：国家自然科学基金；M：tl：省教育厅I点项目(D200／13(X)5)。 作者简介：张晓19(1982-)。男．硕士研究生．主要从事Ti(C，N)基金一一瓷的研究。 ·50· 硬 质 台 金 第26卷 陶瓷典型的芯一环结构。碳含量为0．5％时的晶粒尺 芯一环结构的衬度呈现三层：芯部为黑色Ti(C，N)或 寸比碳含量为1．5％时明显粗大。这是由于碳含量较 TiN，其相邻外层为白色环形结构内环相，因其内含高 低时，试样中的氧没有脱除完全，导致粘结相对硬质 相的润湿性较差，使得烧结过程中硬质相聚集长大。 呈现高亮度；内环相之外是外环相，其内也含有重金 对烧结试样氧含量的测定也证实了这一点：碳含量 属元素，但浓度低于内环相，呈现出灰色衬度网。 为0．5％的试样氧含量为O．42％，而碳含量为1．5％的 Zackrisson唧等人研究对比了五种不同碳含量的 试样氧含量仅为0．05％。当碳含量增加到2．5％时，Ti(C，聊基金属陶瓷的显微组织，其结果表明，随着含 晶粒尺寸又增大。这主要是由于碳氮比的增大，使得 碳量的增加，未溶解的Ti(C，N)形成的芯减少，而含 氮含量相对较低而造成的。由于M02N的形成能在