Ni-Mo黏結劑含量對放電等離子燒結TiC0.7N0.3基金屬陶瓷力學性能的影響

黃梓鍵，羅展鵬，張 展，張 巖，郭偉明，林華泰

(廣東工業大學機電工程學院，廣州 510006)

0 引 言

Ti(C,N)基金屬陶瓷是以Ti(C,N)化合物為主要硬質組分，另外還會添加一些難熔金屬碳化物或者氮化物，并以鎳、鉬、鈷等為黏結劑，有時也會用鈷部分取代鎳的一種復合金屬陶瓷材料[1]。Ti(C,N)基金屬陶瓷具有較高的硬度以及良好的化學穩定性，經常用來制作金屬切削刀具[2]。與已經發展比較成熟的硬質合金刀具相比，Ti(C,N)基金屬陶瓷刀具在加工鋼鐵零件時，零件表面粗糙度更低，且由于其優良的耐磨性和可靠性，特別適合近凈成形和薄壁零件加工[3]。但是，由于Ti(C,N)基金屬陶瓷的斷裂韌性較差，其應用范圍受到了一定限制。因此，提高Ti(C,N)基金屬陶瓷的斷裂韌性成為迫切需要解決的問題。

目前，提高Ti(C,N)基金屬陶瓷斷裂韌性的方法主要包括改善燒結工藝，優化成分[4]，添加氧化物顆粒、碳納米管、納米晶須等[5-6]，其中對金屬相成分進行優化是最有效且成本較低的增韌方法。在傳統的真空或氣氛燒結中，由于燒結時間長，容易導致晶粒粗大，不利于提高Ti(C,N)基金屬陶瓷的力學性能。近年來，放電等離子燒結技術因具有升溫速率快、燒結時間短的特點，而在金屬陶瓷燒結中得到應用[7]，該技術可以大幅縮短燒結時間，抑制晶粒長大，從而改善材料的力學性能[8]。在Ti(C,N)基金屬陶瓷中加入鈷或鎳等黏結劑可以降低鈦在黏結劑中的固溶度，穩定Ti(C,N)相，提高金屬陶瓷的強韌性[9-10]。研究[11]發現，鈷和鎳作為混合黏結劑時會細化Ti(C,N)基金屬陶瓷的晶粒尺寸，進一步提高其韌性。……