TiC硬质合金制造技术

本发明专利技术为ＴｉＣ硬质合金。它由硬质相和粘结相组成，所述硬质相为ＴｉＣ或Ｔｉ（Ｃ，Ｎ），其质量百分比含量为４０－９５％；所述粘结相为Ｆｅ－Ｎｉ－Ｔｉ，其质量百分比含量为５－６０％。产品物理机械性能优良，工业应用造价和生产成本大幅降低，还节约了钨资源。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及硬质合金材料。
技术介绍
现有硬质合金是指以WC为第一硬质相，以Co为粘结相的粉末冶金烧结材料。硬质合金是一种高效能的工具材料，应用范围涉及诸多工业部门，包括切削工具、地质矿山工具、耐磨零件、结构部件、模具、量具、夹具以及一些特殊应用等，专利技术硬质合金已有近80年的历史，至今，仍一直沿用WC和Co这两种资源。但是，钨资源的日益短缺和不可再生性，已是一个严重和亟待解决的问题。另一方面，目前工业上TiC并不能应用于硬质合金材料领域，仅应用于金属陶瓷。TiC金属陶瓷是以Ni-Mo为粘结相的一种脆性材料，故局限在应用于少量的切削工具，这是由于在TiC-Ni-Mo金属陶瓷中，Mo既能润湿TiC达到烧结致密化，但又形成了TiC-Mo2C脆性相，其包覆在TiC颗粒周围，即金属陶瓷领域中十分著名的所谓环形结构或称包覆相、SS相(Surrounding Structure)；这种脆性使TiC金属、陶瓷不可能获得高的强度，也就使它无法延伸到具有更大应用范围的硬质合金材料领域。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术存在的不足，提供一种TiC硬质合金，具有优良的物理机械性能，可大幅降低其在工业应用上的造价和生产成本，还可节约钨资源。本专利技术的技术解决方案是，所述TiC硬质合金由硬质相和粘结相组成，所述硬质相为TiC或Ti(C，N)，其质量百分比含量为40-95％；所述粘结相为Fe-Ni-Ti，其质量百分比含量为5-60％。以下对本专利技术做出进一步说明。在本专利技术的上述成分中，在所述硬质相TiC或Ti(C，N)中可添加不多于其总量(重量份)35％的WC或TaC，或其它碳化物；所述粘结相Fe-Ni-Ti由Fe、Ni、Ti三种单质粉末，或由Fe-Ni和Ti两种粉末，或由Fe-Ni-Ti预合金粉末组成，其质量百分比含量分别为，Fe50-80％，Ni20-50％，Ti 0-10％；一种常用的配方是Fe 68.9％，Ni 29.6％，Ti 1.5％。本专利技术的烧结工艺是，将粉末压制的毛坯先在N2气中预烧，紧接着真空烧结(WC硬质合金是在H2气中预烧，然后真空烧结)。本专利技术制品在N2气中预烧时，粘结相中的Ti与N2气发生化学反应，形成TiN，随后的真空烧结形成TiC-TiN固溶体，即Ti(C、N)化合物，使合金性能得到进一步改善，由此获得烧结碳化物制品，即本专利技术的TiC硬质合金。本专利技术TiC硬质合金具有优良的物理机械性能，主要技术指标达到目前工业WC硬质合金的标准，现列举五种TiC硬质合金的化学成份和物理机械性能，列如下表 由以上可知，本专利技术为TiC硬质合金，其特点有1、节约钨资源；2、物理机械性能优良；3、本专利技术TiC硬质合金具有很低的密度，仅为WC硬质合金密度的0.35倍，即在同样质量下，体积为WC硬质合金的2.8倍。因此，工业应用上的造价将大幅度降低。4、本专利技术TiC硬质合金材料资源丰富，价格低廉。因此，生产成本也将大幅度降低。5、本专利技术TiC硬质合金采用的Fe-Ni-Ti粘结相不形成TiC-Mo脆性相，又能润湿TiC，达到烧结致密化，使合金获得高强度，从而延伸到硬质合金材料的应用领域，这一领域目前是由含有日益短缺钨资源的WC-Co材料所占领。本专利技术TiC硬质合金的显微组织(1600倍)示于图1，该图中显示了TiC颗粒清晰的立方形晶粒结构，不存在脆性的环形组织。附图说明图1是TiC硬质合金显微组织(1600x)。具体实施例方式实施例1一种TiC硬质合金由硬质相TiC和粘结相Fe-Ni-Ti组成，TiC占66％，Fe-Ni-Ti占34％，Fe-Ni-Ti由羰基Fe粉，羰基Ni粉和Ti粉按Fe68.9％，Ni29.6％和Ti1.5％的重量百分比配合。TiC粉、Fe粉、Ni粉和Ti粉，在球磨机中研磨48小时，研磨介质为工业酒精，物料经沉淀、干燥、过筛，然后加入增型剂丁钠橡胶溶液，进行成型压制，压制毛坯在真空烧结炉中进行烧结，首先通入N2气预烧，预烧温度1200℃，保温1小时，随后切断N2气，进行真空烧结，烧结温度1400℃，保温45′；获得TiC硬质合金的物理机械性能为密度5.66g/CM3，抗弯强度2150Mpa，硬度HRA86.5，平均晶粒度3.0μm。实施例2TiC硬质合金由硬质相56％TiC和粘结相44％Fe-Ni-Ti组成，本实施例除真空烧结温度1380℃，不同于实施例1之外，其余条件均同实施例1。合金的物理机械性能为密度5.93g/cm3，抗弯强度2329MPa，硬度HRA83.0，平均晶粒度2.5μm。实施例3TiC硬质合金由硬质相77％Ti(C、N)和粘结相23％Fe-Ni-Ti组成。Ti(C、N)含7％TiN，Fe-Ni-Ti由羰基Fe-Ni粉和Ti粉按69％Fe，30％Ni和1％Ti的比例配合。粉末在球磨机中研磨72小时，然后沉淀、干燥、过筛，加入石蜡增塑剂进行压制成型。压制毛坯在N2气中于1200℃，经2小时预烧，然后真空烧结，烧结温度1420℃，保温45′，便获得烧结制品。合金的物理机械性能为密度5.41g/cm3，抗弯强度1650MPa，硬度HRA91.5，平均晶粒度1.6μm。权利要求1.一种TiC硬质合金，由硬质相和粘结相组成，其特征是，所述硬质相为TiC或Ti(C，N)，其质量百分比含量为40-95％；所述粘结相为Fe-Ni-Ti，其质量百分比含量为5-60％。2.根据权利要求1所述的TiC硬质合金，其特征是，在所述硬质相TiC或Ti(C，N)中添加不多于其总重量份35％的WC或TaC。3.根据权利要求1所述的TiC硬质合金，其特征是，所述粘结相Fe-Ni-Ti由Fe、Ni、Ti三种单质粉末，或由Fe-Ni和Ti两种粉末，或由Fe-Ni-Ti预合金粉末组成，其质量百分比含量分别为，Fe50-80％，Ni20-50％，Ti0-10％。4.根据权利要求1所述的TiC硬质合金，其特征是，所述粘结相的一种配方是Fe68.9％，N29.6％，Ti1.5％。全文摘要本专利技术为TiC硬质合金。它由硬质相和粘结相组成，所述硬质相为TiC或Ti(C，N)，其质量百分比含量为40－95％；所述粘结相为Fe－Ni－Ti，其质量百分比含量为5－60％。产品物理机械性能优良，工业应用造价和生产成本大幅降低，还节约了钨资源。文档编号C22C29/10GK1566388SQ0312459公开日2005年1月19日 申请日期2003年6月27日 优先权日2003年6月27日专利技术者陈兆盈, 陈蔚 申请人:陈兆盈本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＴｉＣ硬质合金，由硬质相和粘结相组成，其特征是，所述硬质相为ＴｉＣ或Ｔｉ（Ｃ，Ｎ），其质量百分比含量为４０－９５％；所述粘结相为Ｆｅ－Ｎｉ－Ｔｉ，其质量百分比含量为５－６０％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈兆盈，陈蔚，
申请(专利权)人：陈兆盈，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]