納米TiN改性TiC基金屬陶瓷可轉(zhuǎn)位刀片研究

時(shí)間：2008-09-08瀏覽：331次收藏

納米技術(shù)是20世紀(jì)80年代末期誕生并崛起的新技術(shù)。納米粉體對(duì)現(xiàn)有材料的改性是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外材料科學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。在常規(guī)材料中添加納米顆粒可較大地提高材料的強(qiáng)度、硬度、韌性，也改善了材料的可加工性。在TiC—TiN—Ni—Mo系金屬陶瓷中添加納米TiN粉，就是出于這樣的設(shè)想，這對(duì)于作為刀具材料的金屬陶瓷來(lái)說(shuō)具有重要意義。

1 納米TiN改性對(duì)TiC基金屬陶瓷力學(xué)性能的影響

采用粉末冶金的方法制取金屬陶瓷。納米TiN粉末經(jīng)超聲分散后加入到混合粉末中去進(jìn)行濕磨—干燥—造粒—壓制成壓坯，在真空爐中燒結(jié)成燒結(jié)坯。然后磨制成可轉(zhuǎn)位刀片。

a.抗彎強(qiáng)度	b.斷裂韌性	c.硬度
圖1 納米T添加量對(duì)材料力學(xué)性能的影響

納米TiN的添加量對(duì)材料的抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性、硬度的影響見圖1。由圖1可知，在納米TiN添加重量小于4%時(shí)，抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性的值隨添加量的增加而略有增加，而硬度變化不大。當(dāng)添加量繼續(xù)增加時(shí)，三者都有較明顯的增加。在添加重量為6%時(shí)，斷裂韌性和硬度達(dá)到最高值。添加重量為8%時(shí)抗彎強(qiáng)度達(dá)到最高值，隨后三者都降低。

納米TiN添加重量小于4%時(shí)，力學(xué)性能變化不明顯，甚至下降，是由于TiN納米顆粒在高溫液相(主要是 Ni、Ti還有部分的N、C)的溶解度較大，加上納米顆粒的高表面能和高表面活性，可以認(rèn)為在燒結(jié)后殘留不多，因此起強(qiáng)韌作用不大。同時(shí)由于其造成孔隙、雜質(zhì)等負(fù)面影響，可能導(dǎo)致材料的硬度下降。當(dāng)納米TiN添加重量逐漸增加時(shí)，材料中實(shí)際存在的納米TiN顆粒不斷增多，其強(qiáng)韌的效果也逐漸體現(xiàn)出來(lái)了。當(dāng)納米TiN添加重量大于6%時(shí)，斷裂韌性和硬度下降而強(qiáng)度上升，是由于TiN在TiC基金屬陶瓷中，可能與TiC、Ni、Mo形成固溶體(Ti、Ni、 Mo)(C、N)覆于TiN或TiC的表面，即所謂的“SS”相：也可能殘留下來(lái)作為硬質(zhì)相。當(dāng)它形成SS相時(shí)，可以阻止硬度相顆粒和粘結(jié)相之間各元素的擴(kuò)散，起到細(xì)化晶粒的作用。但TiN本身的硬度較TiC低，而且在較高的溫度下易分解產(chǎn)生氮?dú)猓栽诩{米TiN添加量較大時(shí)，強(qiáng)度、斷裂韌性和硬度均有下降現(xiàn)象。

由上可知，納米TiN添加對(duì)材料有一定的改性效果，力學(xué)性能有明顯提高，各力學(xué)性能的峰值都分別對(duì)應(yīng)一定的納米TiN的添加量。當(dāng)添加重量為6%～8%時(shí)，可獲得較優(yōu)的綜合力學(xué)性能。

2 納米TiN粉分散工藝的研究

納米粉具有極微小粒度、高比表面和高表面活性。在制備過(guò)程中，由于顆粒間存在范德瓦爾斯力和庫(kù)侖力，顆粒極易凝并、團(tuán)聚形成二次顆粒，使粒徑增大形成軟團(tuán)聚和硬團(tuán)聚，最終失去超細(xì)顆粒所具備的功能。因此，必須通過(guò)物理、化學(xué)方法對(duì)納米粉體進(jìn)行表面處理，使其在液體介質(zhì)中充分分散，以發(fā)揮納米粉體應(yīng)有的性能。

采用球磨和超聲兩種分散工藝。研究了用無(wú)水乙醇等有機(jī)物作為分散介質(zhì)的分散特性和分散介質(zhì)、表面活性劑種類及用量、分散體系PH值、超聲時(shí)間對(duì)分散效果的影響。找出了較優(yōu)的分散體系組分和分散工藝參數(shù)。

3 切削性能研究

用自制的納米TiN改性的T

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技術(shù)

納米TiN改性TiC基金屬陶瓷可轉(zhuǎn)位刀片研究

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