无钴TiCN颗粒复合材料的组织变化.doc

无钴TiCN颗粒复合材料的组织变化 周凤云　熊惟皓　刘灿楼　崔　 　　摘　要　用光学显微镜和扫描电镜研究了无钴TiCN颗粒复合材料的系列组织。指出了组织中正常相与异常相的显微特征及反映的性能差异，探讨了引起组织变化的原因。 　　关键词　TiCN 复合材料　组织　脆性相　金属陶瓷 Structural Change of TiCN Particle Composite Material No\|Containing Cobalt Zhou Fengyun, Xiong Weihao, Liu Canlou and Cui Kun(State Key Laboratory of Die Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074) 　　Abstract　The structure change of TiCN particle composite material has been studied using optical and scanning electron microscopy. Microstructure characteristic and property difference of normal and abnormal phases are pointed out and the cause of structure change is also discussed in this paper. 　　Material Index　TiCN Composite Material, Structure, Abnormal Phase, Ceramet 　　TiCN颗粒复合材料是由陶瓷颗粒TiC、TiN、WC及金属Co、Ni、Mo等的粉末采用压制、烧结的方法制取的一类复合材料。在高温烧结过程中，TiC与TiN发生反应，生成连续系列的Ti(C,N)固溶体，故又称TiCN基金属陶瓷。　　自本世纪70年代以来，世界工业发达国家对这种材料竞相投入研究与开发，并推出了一系列的品牌，其中不少牌号是含有金属Co的。这类材料具有高硬度(HRA90左右)、耐高温、抗腐蚀的特性，用作切削工具已占有特殊的位置［1］。但材料的强度和韧性不足，尤其是抗塑性变形能力极低，从而限制了它在工业上的应用。　　本研究工作在于揭示新研制的无钴TiCN颗粒复合材料(下称新材料)的显微组织形态及引起形态变化的因素，获得新材料力学性能对组织依赖的初步规律，达到拓宽应用的目的。 1　新材料的成分设计与试样制备 　　新材料的组分及相关工艺条件列于表1。　　按表1的设计方案将配好的原始粉料置于QM-1F行星球磨机中，并加入一定量的流体介质进行湿磨，一定时间后，将混合料沉淀、烘干，再加 表1　研究试样的化学成分(%)和原始条件Table 1　Chemical compositions(%) and status of specimen studied 试样序号 TiC TiN WC Ni Mo C 湿磨时间 /h 烧结温度/℃ 1234 34.7 10 6.5 32 16 0.8 2424246 1 4301 4301 5501 430 5 22 10 15 40 13 0 24 1 430 　　　注：① 粗粉粒度(μm) TiC 15.65, TiN 8.66, WC 6.88， Ni 14.34, Mo 10.63，C＜10。② 细粉粒度(μm) TiC 0.52, TiN 0.50, WC 0.47， Ni 14.34, Mo 0.39, C＜10;③ 表中各号试样皆按同一条件制备5块，2号样为粗粉，其余为细粉。入一定量的调和剂，采用60 t万能试验机模压成型，成型后的压坯首先在300～400 ℃下脱脂，接着在真空炉中烧结，最终烧成38 mm×6.5 mm×6.5 mm的条形试样。采用三点弯曲试验测出各样的抗弯强度，并在弯曲后的余样上磨制显微组织观察面及测其硬度，选用混合试剂(盐酸 45 ml+氨水 45 ml+氯化铜 10 g)浸蚀试样。表2数据是表1相对应样号的抗弯强度与硬度平均值。 表2　TiCN颗粒复合材料的力学性能Table 2　Mechanical properties of TiCN particle composite materials 试样序号 硬度/HRA 抗弯强度/MPa 1 87.7 1 920 2 88.4 1 600 3 89.3 1 538 4 72.4 1 474 5 63.5 1 250 2　研究与讨论 2.1　新材料组织中的