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Ti(C-N)一MO金属陶瓷的制备与性能研究


Ti(C,N)一 MO 金属陶瓷的制备与性能研究 第一章 1.1 引言 绪 论 人类文明是伴随着新材料的发明和应用而发展的。从早期的青铜器、铁器, 到现在的磁性材料、高分子材料、半导体材料以及先进陶瓷材料,材料的发展无 不起着改变时代的作用。陶瓷材料是继金属材料、高分子材料之后出现的第三大 类材料,一般具有弹性模量大、极不容易变形、热稳定性好、高温耐氧化能力强, 以及重量轻、价格低廉等优点,因此,深受人们的青睐。但是它有一个致命的缺 点,那就是脆性大,限制了它的实际应用。所以,陶瓷的韧化成为世界性范围的 陶瓷材料研究的核心课题[1]。而在陶瓷基体中引入金属粒子,通过使用金属粒子 包覆陶瓷基体来达到增强增韧的方法促使了金属陶瓷的出现和对它的研究。金属 陶瓷既保持有陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等 特性,又有较好的金属韧性和可塑性,是一类非常重要的工具材料和结构材料。 其用途极其广泛,几乎涉及到国民经济的各个部门和现代技术的各个领域,对工 业的发展和生产率的提高起着重要的推动作用,对金属陶瓷的研究已成为材料研 究领域中一个非常重要的研究课题。 近几年来, 我国刀具行业在面向国内国际市场激烈竞争中, 积极进行重点技术 改造, 引进国外先进技术和设备, 在提高企业的技术制造能力和市场竞争活力方面 有了长足的进步。但是,必须清醒地看到,国内刀具行业在技术水平、生产工艺和 制造设备等方面与国外工具企业相比,还存在较大差距,其刀具寿命、加工质量很 难满足用户的要求。进口刀具仍占主导地位,在一些大型汽车制造厂,国产化刀具 只占总项目的10%左右。因此,Ti(C, N)基金属陶瓷刀具材料在我国具有巨大的潜 在市场。 1956年,Humenik等人发现向TiC-Ni金属陶瓷中加入Mo或Mo2C后,可改善Ni对 TiC的润湿性,使TiC晶粒变细,材料强度大大提高[2, 3]。当Mo以其它硬质相制成的 固溶体形式加入时,反而降低了粘结相对碳化物的润湿性。此后,在Ti(C, N)基金 属陶瓷中,Mo元素成为不可或缺的组分。本文通过研究Mo含量对Ti(C, N)基金属陶 瓷的组织和性能的影响,可以为生产Ti(C, N)基金属陶瓷刀具提供成分设计依据。 这对促进Ti(C, N)基属陶瓷材料广泛应用于切削加工领域具有理论和实验指导意 1 安徽建筑工业学院本科生毕业论文 义。 1.2 金属陶瓷概述 1.2.1 金属陶瓷的定义 金属陶瓷(Cermet)是由陶瓷(Ceramics)中的词头 Cer 与金属(Metal)中的词头 Met 结合起来构成[4]。所谓金属陶瓷,是由一种或多种陶瓷相与金属或合金组成 的多相复合材料。美国标准试验方法(ASTM)陶瓷-金属复合材料研究委员会 给金属陶瓷复合材料下的定义是: “一种由金属或合金与同一种或多种陶瓷相组成 的非均质的复合材料, 其中后者约占材料体积的 15%~85%, 同时在制备温度下, 金属相与陶瓷相间的溶解度是极微弱的。 按此定义,通过粉末冶金方法制备的 ” WC-Co 系复合材料及 TiC-TiN-Mo-Ni 系复合材料都属于金属陶瓷。但人们习惯仍 将 WC-Co 系复合材料称为硬质合金,而将 Ni 和(或)Mo 粘结的 TiC 和 TiN 基 合金材料称为金属陶瓷[5]。非金属成分使金属陶瓷具有所要求的强度、硬度、热 强性、耐腐蚀性和耐磨性;金属相把金属陶瓷中的固体颗粒组合在均一的物料中, 使制品能保证必要的强度和可塑性。所以,金属陶瓷的性能决定于金属的性能、 陶瓷的性能、两者的体积比、

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