高韧性耐磨损陶瓷复合刀具材料.pdf

摘要
申请专利号：	CN92106136.6	申请日：	1992.04.21
公开号：	CN1077941A	公开日：	1993.11.03
当前法律状态：	终止	有效性：	无权
法律详情：	专利权的终止(未缴年费专利权终止)授权公告日：2001.1.3\|\|\|授权\|\|\|\|\|\|公开
IPC分类号：	C04B35/58; C04B35/56; C04B35/65	主分类号：	C04B35/58; C04B35/56; C04B35/65
申请人：	中国科学院金属研究所;
发明人：	周延春; 陈声崎
地址：	110015辽宁省沈阳市沈河区文化路72号
优先权：
专利代理机构：	中国科学院沈阳专利事务所	代理人：	闵宪智
PDF下载：	PDF下载

内容摘要

本发明涉及陶瓷材料领域，具体地说就是提供了一种以TiC，TiN，Ti(C，N)，SiC为基体并含高温合金相的陶瓷材料，具体配方如下：烧结剂高温合金成分基体0.1～65 0.1～5 余量用热压或烧结成型。本发明所提供的陶瓷材料兼具有高硬度与良好的韧性，适合于制作刀具。

权利要求书

1：一种陶瓷刀具材料，其特征在于：陶瓷材料成份由如下三种组元构成： (1)以TlC，TlAl，Tl(N，C)SlC之一种或几种作为基体组元； (2)以Nl，Tl，Al，Cr，Co粉之一或几种作为烧结剂组元； (3)以TlAl，NlTl，NlAl之一或几种作为具有马氏体相变的高温合金相组元。
2：按权利要求1所述陶瓷材料，其特征在于，具体配方如下：烧结剂    在应力诱导下产生马氏体相变    基体地高温合金成分 0.1～65  0.1～9  余量
3：按权利要求2所述陶瓷材料，其特征在于，烧结剂中各种元素成份有如下限定： Co  0.1～2，Ni  5～30，Ti  0.5～5，Al  0.1～2，Cr  5～30。
4：按权利要求2所述陶瓷材料，其特征在于，各种高温合金相成份制如下： TiAl  0.1～5，NlTl  0.1～10，NlAl  0.1～5。
5：按权利要求2所述陶瓷材料，其特征在于，可用热压或烧结的方法成型，温度应控制在1300℃～1600℃之间。

说明书

本发明涉及陶瓷材料领域，具体地说就是提供了一种以TiC、TiNTi（C、N）、SiC为基体含高温合金相的陶瓷材料，其兼具有高硬度与良好的韧性，适合于制作刀具。
    用陶瓷做刀具材料，如文献（1）（4）中提供的Sl3N4、Al2O3等虽然具有较好的耐磨性，但是脆性问题不能解决，因而只适合于切削冷硬铸铁和淬火钢，而对大多数高韧性的钢种则不能切削。为提高这类陶瓷材料的韧性，曾有过利用ZrO2的马氏体相变消除裂纹尖端的应力集中来改善Al2O3韧性的报导（2）（3），断裂韧性值可达K1C＝10MPam1/2，高于普通陶瓷K1c＝3～8MPam1/2，硬度值Hv＝14GPa，遗憾的是这种马氏体相变是不可逆的，300℃以上增韧效果全部失去，不能重复使用，即经历不了热疲劳环境。

    本发明的目的在于提供一种陶瓷材料，使其既具有高的硬度又具有较强的韧性，且增韧效果稳定。

    本发明以TiC，TiN，Ti（N，C）、SiC粉之一种或几种作为基体，以Ni，Ti，Al，Cr，Co粉之一或几种作为烧结剂，并引入TiAl，NiTi，NiAl之一或几种作为高温合金相成份，其具体的配方如下（重量百分比）

    烧结剂    高温合金相成份    基体

    0.1～65  0.1～5  余量

    其中烧结剂中各种元素成份有如下限定Nl  5～30  Tl  0.5～5  Al  0.1～2，Cr  5～30  Co  0.1～2。各种高温合金相成份限制如下TlAl0.1～5，NlTI0.1～10，NlAl0.1～5。本发明中Nl、Tl、Al、Cr、Co所起的作用主要是作为烧结剂，使得陶瓷材料更加致密，同时，它们又可部分地固溶到TiAl，NiTi，NiAl中去，或者相互间形成高温合金相，这种高温合金相具有马氏体相变，并且是可逆的，如Ti3Al-NiAl相等，从而达到陶瓷增韧的效果，同时能在热环境中反复使用而不丧失韧性。本陶瓷可用热压或烧结的方法成型，温度在1300℃～1600℃之间。本发明所提供的这种复合陶瓷断裂韧性可达20MPm1/2以上，适合于切削高韧性的合金如不锈钢，化纤工业中的纤维，化工工业中的塑料，也可作为其它耐磨件应用于机械，化工、电子等工业中，下面详述实施例。

    实施例1.

    TiC粉6.4g、Ti粉0.2g、6061Al粉0.1g、Cr粉3g，TiNi粉0.2g、NiAl粉0.1g，机械混合后在N2气中1300℃，1小时处理，干压成型，1550℃烧结，硬度为HV＝16Gpa，韧性K1c＝20MPam1/2。

    实施例2：

    Ti（N，C）粉5.5g、Ti粉0.1g，Al粉0.05g、Ni粉2g、Cr粉2g、Co粉0.05g、NiAl粉0.1g、TiNi粉0.2g混合，干压成型，1300℃20MPa压力下热压烧结。K1c＝20MPam1/2，Hv＝16GPa。