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Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2012-10-19
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2014-06-04
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2015-11-25
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2032-10-19
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201210398963.2 申请日 2012-10-19
公开/公告号 CN103774021B 公开/公告日 2015-11-25
授权日 2015-11-25 预估到期日 2032-10-19
申请年 2012年 公开/公告年 2015年
缴费截止日
分类号 C22C29/02C22C29/00C22C1/05 主分类号 C22C29/02
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 1
权利要求数量 2 非专利引证数量 0
引用专利数量 3 被引证专利数量 0
非专利引证
引用专利 CN101302595A、CN101879670A、CN1772701A 被引证专利
专利权维持 5 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 郑汉东 当前专利权人 郑汉东
发明人 郑汉东 第一发明人 郑汉东
地址 湖北武汉市青山区钢都花园127街坊54门12号 邮编
申请人数量 1 发明人数量 1
申请人所在省 湖北省 申请人所在市 湖北省武汉市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
摘要
一种Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法,依次经过原料组配、球磨混料、烘干、模压成型、脱脂、烧结等步骤,原料中各组分的质量百分比为:TiC40~60%、TiN 10-20%、WC 3-7%、Ni 13-20%、Mo 7-11%、C 0.5-1%、Y 0.4-0.8%、AlN 1-5%;在原料粉末中加入稀土元素Y和AlN,通过稀土元素Y对相界面的起到了净化作用,使相界面的结合强度得到增强,提高了材料强韧性;而加入的AlN使Ti(C,N)基金属陶瓷的粘结相得到强化,从而提高金属陶瓷的硬度和强度。具有低密度,高硬度,对钢的摩擦系数小,切削时粘结磨损和扩散磨损小,红硬性好的优点。
  • 摘要附图
    Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2015-11-25 授权
2 2014-10-22 文件的公告送达 文件的公告送达失败 收件人: 郑汉东 文件名称: 手续合格通知书
3 2014-06-04 实质审查的生效 IPC(主分类): C22C 29/02 专利申请号: 201210398963.2 申请日: 2012.10.19
4 2014-05-07 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法,其特征在于:该Ti(C,N)基金属陶瓷的硬度值≥91HRA,抗弯强度≥1900MPa;该Ti(C,N)基金属陶瓷按照如下步骤进行制备:
A、进行原料组配,原料中各组分的质量百分比为:TiC40~60%、TiN10-20%、WC3-7%、Ni13-20%、Mo7-11%、C0.5-1%、Y0.4-0.8%、AlN1-5%;
B、按每千克原料加入850毫升无水乙醇的配比,在上述原料中加入无水乙醇,将混合的物料在行星球磨机上湿混,球料比为8:1,球磨机转速为300r/min,在球磨机中混料72小时;
C、将上述步骤中得到的混料料浆在电热干燥箱中进行干燥,干燥温度为78±5℃,干燥时间12小时;
D、配置质量百分比为8%的聚乙烯醇溶液,并将聚乙烯醇溶液加入到混合物料中,加入的聚乙烯醇溶液质量为干燥混合物料质量的6%,均匀混合后干燥造粒,过200目筛;
E、将D步骤中得到的粉料模压成型,压制力215MPa,压坯尺寸为5.6mm×5.6mm×40mm,压坯表面无裂纹;
F、将压坯置入真空脱脂炉中脱脂,真空脱脂炉的真空度不低于10Pa,炉温从200℃开始以2℃/min的升温速度升温到800℃,并保持800℃的温度2小时;
G、在真空烧结炉中进行烧结,固相烧结阶段的真空度在1-10Pa之间,液相烧结阶段真-2
空度在1-10 Pa之间。

2.根据权利要求1所述的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法,其特征在于:原料中各组分的质量百分比为:TiC49.6%、TiN15%、WC5%、Ni17%、Mo9%、C0.8%、Y0.6%、AlN3%。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及合金材料的技术领域,具体说是一种具有低密度和高硬度,且生产成本低廉的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法。

背景技术

[0002] 金属陶瓷的发展至今主要经历三个过程:一、1929年德国发明了TiC-Ni基金属陶瓷,虽然有优良的高温力学性能和低密度的特点,但是由于Ni对TiC颗粒的润湿性差,TiC颗粒易聚集长大,材料强度和韧性较差;二、1956年美国福特公司发明了TiC-Mo2C-Ni金属陶瓷,金属陶瓷强度得到提高;三、1971年维也纳工业大学发现了在TiC-Mo2C-Ni金属陶瓷中加入TiN,可以进一步细化硬质相颗粒,抗高温蠕变能力,红硬性,室温强韧性都有提高。
[0003] 但是随着TiN的引入,在烧结过程中产生脱氮现象,增大了材料的孔隙率,脱氮造成的总效应是降低可烧结性和强度。
[0004] 近些年来,科研人员进行了大量的研究,通过对材料制备中的组份设计,反应机理的研究,制造方法和加工工艺的优化,希望能够同时提高材料的硬度和抗弯强度,使其综合性能能够满足工业生产的需求,但是,通过国内金属陶瓷产品的使用范围和比例,其产业发展还处在初期阶段,性能还需要改进提高。随着对纳米材料的逐步认识,利用纳米粉制备纳米Ti(C,N)基金属陶瓷的研究越来越多,但是至今还不能制备非常致密化的Ti(C,N)基金属陶瓷,其制备过程有许多问题需要解决,另外纳米陶瓷粉的制备成本非常高,因此开发新的适于纳米Ti(C,N)基金属陶瓷的烧结方法烧结工艺以及制备纳米混合粉的工艺方法将成为但前的研究重点。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种具有低密度和高硬度,且生产成本低廉的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法。
[0006] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
[0007] 本发明的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法,具有以下步骤:
[0008] A、进行原料组配,原料中各组分的质量百分比为:TiC 40~60%、TiN 10-20%、WC 3-7%、Ni 13-20%、Mo 7-11%、C 0.5-1%、Y 0.4-0.8%、AlN 1-5%;
[0009] B、按每千克原料加入850毫升无水乙醇的配比,在上述原料中加 入无水乙醇,将混合的物料在行星球磨机上湿混,球料比为8:1,球磨机转速为300r/min,在球磨机中混料72小时;
[0010] C、将上述步骤中得到的混料料浆在电热干燥箱中进行干燥,干燥温度为78±5℃,干燥时间12小时;
[0011] D、配置质量百分比为8%的聚乙烯醇溶液,并将聚乙烯醇溶液加入到混合物料中,加入的聚乙烯醇溶液质量为干燥混合物料质量的6%,均匀混合后干燥造粒,过200目筛;
[0012] E、将D步骤中得到的粉料模压成型,压制力215MPa,压坯尺寸为5.6mm×5.6mm×40mm,压坯表面无裂纹;
[0013] F、将压坯置入真空脱脂炉中脱脂,真空脱脂炉的真空度不低于10Pa,炉温从200℃开始以2℃/min的升温速度升温到800℃,并保持800℃的温度2小时;
[0014] G、在真空烧结炉中进行烧结,固相烧结阶段的真空度在1-10Pa之间,液相烧结阶-2段真空度在1-10 Pa之间。
[0015] 本发明的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法中,还可以采用以下技术方案:
[0016] 原料中各组分的质量百分比为:TiC 49.6%、TiN 15%、WC 5%、Ni 17%、Mo 9%、C 0.8%、Y 0.6%、AlN 3%。
[0017] 本发明具有的优点和积极效果是:
[0018] 本发明的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法中,同时加入稀土元素Y和AlN,通过稀土元素Y与烧结体中的杂质形成难溶化合物并分布在Ti(C,N)/Ni相界面上,一方面对相界面的起到了净化作用,使相界面的结合强度得到增强,使硬质相颗粒得到细化,另一方面可减少孔隙的存在,提高材料的致密度,有利于材料强韧性的提高。而在Ti(C,N)基金属陶瓷中加入AlN,会在粘结相中形成r'相即Ni3(Al,Ti),使Ti(C,N)基金属陶瓷的粘结相得到强化,从而提高金属陶瓷的硬度和强度。本发明生产出的Ti(C,N)基金属陶瓷与硬质合金相比,具有低密度,高硬度,对钢的摩擦系数小,切削时粘结磨损和扩散磨损小,红硬性好的优点。该Ti(C,N)基金属陶瓷材料配方中主要成分是TiC,对国家战略资源W的消耗量少,3
并且不含Co(中国贫Co,储量不足全球的1%)。Ti(C,N)基金属陶瓷的密度小(7g/cm左右),生产制备时所需原料粉末的市场价格较低,而生产过程中,不需要高端设备及复杂的工艺流程,生产运行成本远低于硬质合金材料。

实施方案

[0019] 以下通过实施例对本发明进行详细的说明。
[0020] 实施例1:本发明的Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法,具有以下步 骤:
[0021] A、进行原料组配,原料中各组分的质量百分比为:TiC 48.1%、TiN20%、WC 3%、Ni 20%、Mo 7%、C 0.5%、Y 0.4%、AlN 1%;
[0022] B、按每千克原料加入850毫升无水乙醇的配比,在上述原料中加入无水乙醇,将混合的物料在行星球磨机上湿混,球料比为8:1,球磨机转速为300r/min,在球磨机中混料72小时;
[0023] C、将上述步骤中得到的混料料浆在电热干燥箱中进行干燥,干燥温度为78℃,干燥时间12小时;
[0024] D、配置质量百分比为8%的聚乙烯醇溶液,并将聚乙烯醇溶液加入到混合物料中,加入的聚乙烯醇溶液质量为干燥混合物料质量的6%,均匀混合后干燥造粒,过200目筛;
[0025] E、将D步骤中得到的粉料模压成型,压制力215MPa,压坯尺寸为5.6mm×5.6mm×40mm,压坯表面无裂纹;
[0026] F、将压坯置入真空脱脂炉中脱脂,真空脱脂炉的真空度不低于10Pa,炉温从200℃开始以2℃/min的升温速度升温到800℃,并保持800℃的温度2小时;
[0027] G、在真空烧结炉中进行烧结,固相烧结阶段的真空度在1Pa,液相烧结阶段真空度-2在10 Pa。
[0028] 实施例2:
[0029] A、进行原料组配,原料中各组分的质量百分比为:TiC 49.6%、TiN15%、WC 5%、Ni 17%、Mo 9%、C 0.8%、Y 0.6%、AlN 3%;
[0030] B、按每千克原料加入850毫升无水乙醇的配比,在上述原料中加入无水乙醇,将混合的物料在行星球磨机上湿混,球料比为8:1,球磨机转速为300r/min,在球磨机中混料72小时;
[0031] C、将上述步骤中得到的混料料浆在电热干燥箱中进行干燥,干燥温度为78℃,干燥时间12小时;
[0032] D、配置质量百分比为8%的聚乙烯醇溶液,并将聚乙烯醇溶液加入到混合物料中,加入的聚乙烯醇溶液质量为干燥混合物料质量的6%,均匀混合后干燥造粒,过200目筛;
[0033] E、将D步骤中得到的粉料模压成型,压制力215MPa,压坯尺寸为5.6mm×5.6mm×40mm,压坯表面无裂纹;
[0034] F、将压坯置入真空脱脂炉中脱脂,真空脱脂炉的真空度不低于10Pa,炉温从200℃开始以2℃/min的升温速度升温到800℃,并保持800℃的温度2小时;
[0035] G、在真空烧结炉中进行烧结,固相烧结阶段的真空度在5Pa,液相烧结阶段真空度-1在10 Pa。
[0036] 实施例3:
[0037] A、进行原料组配,原料中各组分的质量百分比为:TiC 40%、TiN15.2%、WC 7%、Ni 20%、Mo 11%、C 1%、Y 0.8%、AlN 5%;
[0038] B、按每千克原料加入850毫升无水乙醇的配比,在上述原料中加入无水乙醇,将混合的物料在行星球磨机上湿混,球料比为8:1,球磨机转速为300r/min,在球磨机中混料72小时;
[0039] C、将上述步骤中得到的混料料浆在电热干燥箱中进行干燥,干燥温度为73℃,干燥时间12小时;
[0040] D、配置质量百分比为8%的聚乙烯醇溶液,并将聚乙烯醇溶液加入到混合物料中,加入的聚乙烯醇溶液质量为干燥混合物料质量的6%,均匀混合后干燥造粒,过200目筛;
[0041] E、将D步骤中得到的粉料模压成型,压制力215MPa,压坯尺寸为5.6mm×5.6mm×40mm,压坯表面无裂纹;
[0042] F、将压坯置入真空脱脂炉中脱脂,真空脱脂炉的真空度不低于10Pa,炉温从200℃开始以2℃/min的升温速度升温到800℃,并保持800℃的温度2小时;
[0043] G、在真空烧结炉中进行烧结,固相烧结阶段的真空度在10Pa,液相烧结阶段真空度在1Pa。
[0044] 实施例4:
[0045] A、进行原料组配,原料中各组分的质量百分比为:TiC 60%、TiN 10%、WC 3%、Ni13%、Mo 11%、C 1%、Y 0.8%、AlN 1.2%;
[0046] B、按每千克原料加入850毫升无水乙醇的配比,在上述原料中加入无水乙醇,将混合的物料在行星球磨机上湿混,球料比为8:1,球磨机转速为300r/min,在球磨机中混料72小时;
[0047] C、将上述步骤中得到的混料料浆在电热干燥箱中进行干燥,干燥温度为83℃,干
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