【技术实现步骤摘要】
本专利技术专利属于超硬材料制造领域，尤其是涉及一种nbnicrmnmo增强超细ti(c,n)制备高强高韧pcbn刀具的方法。
技术介绍
1、在当前的制造业中，对刀具材料的性能要求日益严格，尤其是在高速和高精度加工领域。聚晶立方氮化硼(pcbn)作为超硬材料，因其卓越的物理和化学性能而在高端制造领域得到了广泛应用。pcbn不仅硬度高，而且具有良好的热稳定性和化学稳定性，使其成为加工难加工材料的理想选择。但在面对极端加工条件时，如高温、高压和高磨损环境下，仍存在性能下降的问题。这主要是因为传统pcbn刀具中的结合剂与立方氮化硼(cbn)间的结合强度弱，在这些条件下不能提供足够的支持，限制了其应用范围和效率。此外，pcbn刀具的韧性也有待提高。为了解决这一问题，人们一直在寻求各种方法来提高的结合剂本身的性能、结合剂与cbn间的结合强度、pcbn的韧性，以提高pcbn刀具的整体性能，拓宽其使用领域和延长使用时间，以降低生产成本，提高产品效率。
2、金属陶瓷结合了金属和陶瓷的优点，具有高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀和韧性好等特点。以ti(c,n)基金属陶瓷为代表的金属陶瓷作为一种新兴的切削工具材料，近年来逐渐受到了广泛的关注。金属陶瓷刀具在高温条件下依然有较好的性能。除此之外，金属陶瓷使用寿命和切削速度较硬质合金刀具都有了改善，大约为硬质合金刀具的2-5倍和3-10倍，最重要的是金属陶瓷的原材料资源丰富且生产成本低。总而言之，金属陶瓷既有陶瓷的高硬度、耐高温和化学稳定性又有金属的韧性、导热性，因此金属陶瓷是制备具有较好性能切削
3、目前为止，ti(c,n)基金属陶瓷大范围应用还是受到限制，主要原因是ti(c,n)不及wc与粘结相ni/co的润湿性好，使得其韧性普遍不如硬质合金体系。那么如何开发具有更高强韧性的ti(c,n)基金属陶瓷对于切削领域乃至工业领域都有着深远的影响。围绕这一关键问题，目前有较多的研究基于材料的成分设计与优化、制备工艺设计与优化等方面来改善和提高ti(c,n)基金属陶瓷的性能。
4、研究人员通过探究在超细ti(c,n)基金属陶瓷中，发现超细晶粒ti(c,n)基金属陶瓷相比其他金陶而言具有更好的综合性能，如硬度、强韧性和耐磨性等，这为其在工业应用方面提供了更广阔的发展空间。
5、高熵合金(high entropy alloys,heas)具有高强度、高硬度、高耐磨性、高断裂韧性、优异的低温性能和结构稳定性、良好的耐腐蚀性能和抗氧化性能的特殊性能，被用在航空航天领域、汽车工业、电子行业、核能及其他军事应用、医疗器械、能源转换与存储方面等多种领域。用高熵合金作为结合剂，能提高结合剂本身的性能，从而提高pcbn整体的性能。在众多的高熵合金系中，nbnicrmnmo系列高熵合金是一类研究最为广泛的高熵合金。然而，现有技术中，尚未发现利用超细ti(c,n)和nbnicrmnmo以制备高强高韧pcbn刀具的方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就在于：提供一种nbnicrmnmo增强超细ti(c,n)制备高强高韧pcbn刀具的方法，通过在ti(c,n)基中加入nbnicrmnmo在高温高压中能形成(ti,nb,ni,cr,mn,mo)(c,n)，使得金属陶瓷的芯环结构分布最为均匀，陶瓷硬质相晶粒细化，陶瓷、碳化物溶解扩散沉淀，在高温高压制备pcbn刀具中，起到弥散强化的作用，从而提高pcbn刀具的性能和寿命。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种nbnicrmnmo增强超细ti(c,n)制备高强高韧pcbn刀具的方法，包括以下步骤：
4、s1、选择原料，以质量百分比计，原料中包括如下组分：80％-85％主晶相，13％-19％结合剂，0.5％-3％增强剂；其中，所述主晶相采用cbn粉，所述结合剂采用ti(c,n)粉，所述增强剂采用nbnicrmnmo粉；
5、s2、混料，将主晶相，结合剂和增强剂按比例加入溶剂中混合均匀，得到混合料浆，将所得混合料浆置于真空干燥箱内进行干燥和高温处理，得到混合粉末；
6、s3、烧结，将混合粉末装填到合成模具中组成合成块，在六面顶压机中按照设定好的工艺参数进行高温高压烧结，卸压冷却至室温后取出得到pcbn样片；
7、s4、将高温高压烧结好的pcbn样片与wc合金基体进行钎焊，即得到的pcbn刀具。
8、优选地，所述cbn粉的晶粒尺寸为4μm-6μm，纯度为99.9％。
9、优选地，所述ti(c,n)的晶粒尺寸为2μm-4μm，纯度为99.9％。
10、优选地，所述nbnicrmnmo粉的晶粒尺寸为10μm，纯度为99.9％。
11、优选地，步骤s1中，先将所述cbn粉放入10％到30％的稀盐酸溶液中，煮沸10min-50min后用蒸馏水清洗，再置于10％到30％的naoh溶液中，同样煮沸10min-50min后用蒸馏水清洗，再经离心分离后，先用蒸馏水清洗，随后用无水乙醇洗涤，最后进行真空干燥处理以备用。
12、优选地，步骤s2中，采用球磨机进行混料，且球磨机中，溶剂、原料、磨球的重量比为2:1:3，混料时间24h～30h，所述磨球采用氧化锆球或硬质合金球。
13、优选地，步骤s2中，所述溶剂为无水乙醇。
14、优选地，步骤s2中，所述干燥是在3.0×10-3pa真空环境下、且在60℃的温度下真空干燥24h。
15、优选地，步骤s2中，所述高温处理是在3.0×10-3pa的真空环境下，且在500℃-600℃的温度下处理1h-3h。
16、优选地，步骤s3中所述高温高压烧结包括如下步骤：先将压力增加到5.0gpa-6.0gpa后保持不变，以100℃/min的升温速率升温到600℃时保温5min，继续以100℃/min的升温速率升温到1000℃时保温3min，再以50℃/min的升温速率继续升温到1400℃-1500℃，保温时间为5-10min。
17、本专利技术还包括能够使其正常使用的其它步骤，均为本领域的常规技术手段；另外，本专利技术中未加限定的步骤均采用本领域中的常规手段，在此不再详细描述。
18、本专利技术的工作原理是：
19、本专利技术使用金属陶瓷ti(c,n)结合剂代替一般的金属结合剂或陶瓷结合剂，利用金属陶瓷ti(c,n)本身的高强度和高韧性来提高结合剂自身的性能，提高pcbn整体的强度和硬度，本专利技术使用细晶能提高材料的强度、硬度和韧性。2μm-4μm的ti(c,n)粉、10μm高熵合金nbnicrmnmo粉和4μm-6μm的cbn粉，不仅能提高结合剂自身的强度和结合剂与cbn间的结合强度，还能提高pcbn的韧性，使pcbn的整体性能增强。高熵合金nbnicrmnmo粉的加入，一方面在高温高压下能使ti(c,n)粉晶粒本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种NbNiCrMnMo增强超细Ti(C,N)制备高强高韧PcBN刀具的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种NbNiCrMnMo增强超细Ti(C,N)制备高强高韧PcBN刀具的方法，其特征在于，所述cBN粉的晶粒尺寸为4μm-6μm，纯度为99.9％。
3.根据权利要求2所述的一种NbNiCrMnMo增强超细Ti(C,N)制备高强高韧PcBN刀具的方法，其特征在于，所述Ti(C,N)粉的晶粒尺寸为2μm-4μm，纯度为99.9％。
4.根据权利要求3所述的一种NbNiCrMnMo增强超细Ti(C,N)制备高强高韧PcBN刀具的方法，其特征在于，所述NbNiCrMnMo粉的晶粒尺寸为10μm，纯度为99.9％。
5.根据权利要求4所述的一种NbNiCrMnMo增强超细Ti(C,N)制备高强高韧PcBN刀具的方法，其特征在于，步骤S1中，先将所述cBN粉放入10％到30％的稀盐酸溶液中，煮沸10min-50min后用蒸馏水清洗，再置于10％到30％的NaOH溶液中，同样煮沸10min-50min后用蒸馏水清
6.根据权利要求1所述的一种NbNiCrMnMo增强超细Ti(C,N)制备高强高韧PcBN刀具的方法，其特征在于，步骤S2中，采用球磨机进行混料，且球磨机中，溶剂、原料、磨球的重量比为2:1:3，混料时间24h～30h，所述磨球采用氧化锆球或硬质合金球。
7.根据权利要求6所述的一种NbNiCrMnMo增强超细Ti(C,N)制备高强高韧PcBN刀具的方法，其特征在于，步骤S2中，所述溶剂为无水乙醇。
8.根据权利要求6所述的一种NbNiCrMnMo增强超细Ti(C,N)制备高强高韧PcBN刀具的方法，其特征在于，步骤S2中，所述干燥是在3.0×10-3Pa真空环境下、且在60℃的温度下真空干燥24h。
9.根据权利要求6中所述的一种NbNiCrMnMo增强超细Ti(C,N)制备高强高韧PcBN刀具的方法，其特征在于：步骤S2中，所述高温处理是在3.0×10-3Pa的真空环境下，且在500℃-600℃的温度下处理1h-3h。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的一种NbNiCrMnMo增强超细Ti(C,N)制备高强高韧PcBN刀具的方法，其特征在于：步骤S3中，所述高温高压烧结包括如下步骤：先将压力增加到5.0GPa-6.0GPa后保持不变，以100℃/min的升温速率升温到600℃时保温5min，继续以100℃/min的升温速率升温到1000℃时保温3min，再以50℃/min的升温速率继续升温到1400℃-1500℃，保温时间为5min-10min。
...【技术特征摘要】
1.一种nbnicrmnmo增强超细ti(c,n)制备高强高韧pcbn刀具的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种nbnicrmnmo增强超细ti(c,n)制备高强高韧pcbn刀具的方法，其特征在于，所述cbn粉的晶粒尺寸为4μm-6μm，纯度为99.9％。
3.根据权利要求2所述的一种nbnicrmnmo增强超细ti(c,n)制备高强高韧pcbn刀具的方法，其特征在于，所述ti(c,n)粉的晶粒尺寸为2μm-4μm，纯度为99.9％。
4.根据权利要求3所述的一种nbnicrmnmo增强超细ti(c,n)制备高强高韧pcbn刀具的方法，其特征在于，所述nbnicrmnmo粉的晶粒尺寸为10μm，纯度为99.9％。
5.根据权利要求4所述的一种nbnicrmnmo增强超细ti(c,n)制备高强高韧pcbn刀具的方法，其特征在于，步骤s1中，先将所述cbn粉放入10％到30％的稀盐酸溶液中，煮沸10min-50min后用蒸馏水清洗，再置于10％到30％的naoh溶液中，同样煮沸10min-50min后用蒸馏水清洗，再经离心分离后，先用蒸馏水清洗，随后用无水乙醇洗涤，最后进行真空干燥处理以备用。
6.根据权利要求1所述的一种nbnicrmnmo增强超细ti(c,n)制备高强高韧pcbn刀具的方法，其特征在于，步...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖长江，陶宏均，段磊，杨雪峰，栗正新，郑皓宇，孙睿，薛瑞平，苏祥慧，曹红星，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：
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