Cr₃C₂对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

作者：刘曼 女 1982年 汉族 河北省石家庄 助理工程师 学士学位 医用氧舱及进口锅炉压力容器检验 工作单位：河北省锅炉压力容器监督检验院 邮编：050061

李景宾 男 1983年 汉族 河北省正定 助理工程师 学士学位 工作单位：石家庄安瑞科气体机械有限公司 质量管理 邮编：050061

吴楠 男 1981年 汉族 河北省石家庄 助理工程师 工作单位：石家庄市纤维监督检验所 邮编：050031

摘要: 本文采用真空液相烧结制备10%TiN-36.5%TiC-32%Ni-12.5%Mo-7.0%WC-Cr₃C₂系Ti(C,N)基金属陶瓷。研究Cr₃C₂含量对Ti(C,N)基金属陶瓷硬度、抗弯强度的影响，并阐述其机理，从理论上予以解释。

关键字：Ti(C,N)基金属陶瓷 Cr₃C₂ 性能

Abstract: 10%TiN-36.5%TiC-32%Ni-12.5%Mo-7.0%WC system cermet was fabricated by liquid sintering technology. The hardness and mechanical properties of Ti(C,N) cermet based on different content of Cr₃C₂ were discussed. The microstructure structure was systematically studied. and explained in theory.

Key words: Ti(C,N)-based cermet Cr₃C₂ performance

Ti(C,N)基金属陶瓷刀具与WC-Co 系硬质合金刀具相比，它在以下方面具有明显的优势：有较高的切削速度；被加工工件有较好的表面性能；耐磨性能更高；节约价格昂贵的WC、Co资源[1]。因此，作为硬质合金的替代材料，引起了许多国家的重视。目前，美国和欧洲在此方面的研究和应用也急剧增多。

但是与其它一些工模具材料相比, 该材料在性能上, 特别是在强韧性上还不能完全满足要求,因此如何提高Ti(C,N)基金属陶瓷的强韧性就成为材料工作者所关注的问题。

本文在国内外研究[2]基础上，Cr₃C₂作为添加剂对Ti(C,N)基金属陶瓷力学性能的影响。

所用原料粉末均为市售粉末，按照表1的成分配比分别称重粉末，添加加入无水乙醇(每1000g混料中加入500ml无水乙醇)，采用WC-Co硬质合金球(YG8)球磨，混料48小时，取出浆料后放入温度为351K的恒温干燥箱中进行干燥。过200目筛（筛孔尺寸为74μm）装料。试样采用单向模压成形，然后装炉真空液相烧结，烧结工艺及真空度曲线见图1。试样的经过粗磨、细磨和抛光三步研磨后，采用三点弯曲测抗弯强度实验。

表1 金属陶瓷试样成分配比（wt%）

编号	Ni	TiC	Mo	TiN	WC	Cr3C2	C
A1	32	36.5	12.5	10	7.0	1.5	0.8
A2	32	36.5	12.5	10	7.0	1.0	0.8
A3	32	36.5	12.5	10	7.0	0.5	0.8
B0	32	36.5	12.5	10	8.2	0	0.8

B₀是用来做对比试验的。按照以上的成分配比来配置粉料。

图1.烧结工艺及真空度曲线

三种Cr₃C₂添加量对Ti(C,N)基金属陶瓷抗弯强度、硬度如图2。从图2中可以看出，随着Cr₃C₂含量的增加，Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度先增后减，在Cr₃C₂含量为1％时达到一最大值。且添加了Cr₃C₂的试样的抗弯强度均要高于未添加Cr₃C₂的试样。对比可发现，Cr₃C₂添加量对硬度和抗弯强度的影响是对立的。随着Cr₃C₂含量的增加，Ti(C,N)基金属陶瓷的硬度先减后增，在Cr₃C₂含量为1％时达到一最小值。

(a) 抗弯强度 (b) 硬度

图2 Cr₃C₂添加量对Ti(C，N)基金属陶瓷抗弯强度和硬度的影响

借用SEM对烧结组织进行了观察。图3是在1420℃结添加1wt% Cr₃C₂和未添加Cr₃C₂试样金相和SEM照片。从图3(a)(b) 可以清楚看出，在相同工艺条件下，添加Cr₃C₂试样的孔隙率比没有添加Cr₃C₂试样的孔隙率高得多。由此可得到如下结论：添加物Cr₃C₂增加了烧结体的孔隙率，降低烧结体的致密性。从图(c)(d)可以观察到有Cr₃C₂添加剂试样的组织同没有Cr₃C₂添加剂试样的组织有很大的差异。添加1% Cr₃C₂烧结试样的显微组织与未添加Cr₃C₂试样相比，颗粒明显细化，Cr₃C₂对晶粒长大的抑制作用显著，但同时也出现了部分晶粒异常长大的现象，和未添加Cr₃C₂试样中异常长大的晶粒相比，晶粒粒径较小，晶粒数目较少。

(b) 添加1% Cr₃C₂ (b) 未添加Cr₃C₂

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