金属陶瓷材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102766793A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102766793A(43)申请公布日2012.11.07(21)申请号201210267640.X(22)申请日2012.07.31(71)申请人自贡硬质合金有限责任公司地址643011四川省自贡市大安区人民路111号(72)发明人王晓灵(51)Int.Cl.C22C29/02(2006.01)C22C29/16(2006.01)C22C1/05(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书66页页附图附图33页(54)发明名称金属陶瓷材料及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种具有高耐磨和高韧性的金属陶瓷及其制备方法。这种金属陶瓷包含由元素周期表中过渡族金属元素Ti、W、Mo、Ta、Nb、Cr、V、Zr等的碳化物、氮化物或碳氮化物构成的固溶体硬质相和由Fe族元素形成的粘结相。其中所述硬质相的晶粒结构和粒度分布被严格控制，用定量金相法统计分析出的硬质相粒径离差系数不大于0.75。所述金属陶瓷性能与未控制晶粒度分布的金属陶瓷相比，具有更高的硬度和强韧性。CN1027693ACN102766793A权利要求书1/2页1.一种金属陶瓷材料，包含重量比为60~94wt.%的硬质相，其余为粘结金属相及不可避免的杂质元素其浓度为百万分之一数量级；其特征在于：所述的粘结金属相由Fe族元素的一种或多种，同时固溶有C，N及过渡族金属元素的合金相，其含量为6~40wt.%；所述的硬质相是由主硬质相TiC和或TiN和或Ti(C,N)粉末与元素周期表中过渡族金属元素W、Mo、Ta、Nb、Cr、V、Zr金属的单质、碳化物、氮化物或碳氮化物粉末的一种或几种通过烧结后形成的碳化物固溶体或碳氮化物固溶体相；主硬质相TiC和或TiN和或Ti(C,N)含量为硬质相成分总量的60%-100%；所述硬质相中的晶粒度λ与合金的平均晶粒度da.满足下述关系（1）当0.6μm≤da.＜0.8μm，则λ≤0.3μm的晶粒数量不大于总晶粒数量的25%，λ≥2.0μm的晶粒数量不大于总晶粒数量的10%，0.3μm＜λ＜2.0μm晶粒数量不少于总晶粒数量的65%；（2）当0.8μm≤da.＜1.8μm，则λ≤0.3μm的晶粒数量不大于总晶粒数量的25%，λ≥4.0μm的晶粒数量不大于总晶粒数量的10%，0.3μm＜λ＜4.0μm晶粒数量不少于总晶粒数量的65%；（3）当1.8μm≤da.＜2.4μm，则λ≤1.0μm的晶粒数量不大于总晶粒数量的25%，λ≥5.0μm的晶粒数量不大于总晶粒数量的10%，1.0μm＜λ＜5.0μm晶粒数量不少于总晶粒数量的65%；（4）当2.4μm≤da.＜3.0μm，则λ≤1.0μm的晶粒数量不大于总晶粒数量的25%，λ≥6.0μm的晶粒数量不大于总晶粒数量的10%，1.0μm＜λ＜6.0μm晶粒数量不少于总晶粒数量的65%。2.按权利要求1所述的金属陶瓷材料，其特征在于：所述硬质相中的晶粒度λ离差系数不大于0.75。3.按权利要求1所述的金属陶瓷材料，其特征在于：所述硬质相中的晶粒度λ与合金的平均晶粒度da.满足下述关系：（1）当0.6μm≤da.＜0.8μm，则λ≤0.3μm的晶粒数量不大于总晶粒数量的20%，λ≥2.0μm的晶粒数量不大于总晶粒数量的8%，0.3μm＜λ＜2.0μm晶粒数量不少于总晶粒数量的70%；（2）当0.8μm≤da.＜1.8μm，则λ≤0.3μm的晶粒数量不大于总晶粒数量的20%，λ≥4.0μm的晶粒数量不大于总晶粒数量的8%，0.3μm＜λ＜4.0μm晶粒数量不少于总晶粒数量的70%，；（3）当1.8μm≤da.＜2.4μm，则λ≤1.0μm的晶粒数量不大于总晶粒数量的25%，λ≥5.0μm的晶粒数量不大于总晶粒数量的10%，1.0μm＜λ＜5.0μm晶粒数量不少于总晶粒数量的70%；（4）当2.4μm≤da.＜3.0μm，则λ≤1.0μm的晶粒数量不大于总晶粒数量的20%，λ≥6.0μm的晶粒数量不大于总晶粒数量的8%，1.0μm＜λ＜6.0μm晶粒数量不少于总晶粒数量的70%。4.按权利要求3所述的金属陶瓷材料，其特征在于：所述硬质相中的晶粒度λ离差系数不大于0.70。2CN102766793A权利要求书2/2页5.按权利要求1-4任一项所述的金属陶瓷材料，其特征在于：所述的硬质相重量百分比为66~92wt.%，粘结金属相重量百分比为8~34wt.%。6.按权利要求1-4任一项所述的金属陶瓷材料，其特征在于：所述主硬质相TiC和或TiN和或Ti(C,N)含量为硬质相成分总量的69%-83%。7.按权利要求1所述的金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：A配料：按照工艺配比，选取原料粉末