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【摘要】
3 L( a, Q- K0 t8 M: ?& h 本文首次对超细Ti(CN)和wC粉末表面特性、球磨破碎效率、表面改性、粉末成形性能及成形剂进行了系统的研究。通过添加不同的表面活性剂，可以降低超细TiC(N)和wc粉末球磨料浆的粘度，提高了TiC(N)和WC粉末的球磨效率。TiC(N)基金属陶瓷混合料通过复配添加表面活性剂和改性剂，在超细Ti(CN)和WC一Co粉末表面改性，粉末表面钝化，提高了它们的抗氧化性能和压制性能，可以压制复杂形状的可转位金属陶瓷刀片。申请了两项成形剂专利，新成形剂适用于手工掺胶工艺又适用于喷雾干燥工艺。
# I) p8 w) Z, f& ]# F; ?5 F- d 本文首次系统研究了超细Ti(CN)基金属陶瓷的化学成分、烧结气氛、显微组织、合金的物理、力学性能与其磁性能的关系。TiC(N)基金属陶瓷压坯经过在Ai气氛、真空、NZ气氛等三种不同的气氛中烧结后，相应合金的碳、氮、氧总量依次增加，钻磁(饱和磁化强度)依次增大，粘结金属的晶格常数依次变小。Ar气氛和NZ气氛烧结造成金属陶瓷合金的表层显微组织不均匀，从气氛烧结影响更大，其合金的氮含量增加0.5%左右，其矫顽磁力出现异常。Ti(CN)基金属陶瓷在真空中烧结后，显微组织比较均匀，其合金的性能最好;钻磁和矫顽磁力具有很强的正相关性。钻磁可以作为表征Ti(CN)基金属陶瓷合金中碳、氮和氧总量变化的判据，矫顽磁力可以作为组织结构均匀性的判据。, L5 _: O6 R+ M+ L( G! J6 C5 ^
本文首次系统研究了纳米TiC(N)基金属陶瓷压坯在真空烧结过程中收缩系数的变化、环形结构的演变、化学成分、相成分和晶格常数的变化。研究中发现TaC和MoZC在1Z00C0消失，wC在1ZsoCo消失;氧和碳的含量在1100~1300℃之间急剧地下降;在1300℃时形成氮分解峰。纳米Ti(CN)基金属陶瓷比微米金属陶瓷的烧结温度低50℃一100℃，一般真空烧结不能完全使纳米TiC(N)基金属陶瓷合金完全致密，必须经过压力烧结。纳米TiC(N)基金属陶瓷表现出与微米金属陶瓷不一样的组织结构，绝大多数是白芯黑环、非常均匀的球形晶粒;获得了断裂韧性比微米金属陶瓷高50%的致密纳米金属陶瓷。纳米粉末原料有益于Ti(CN)基金属陶瓷显微组织中的环形结构和合金性能的设计。
1 q% y2 {) b! g) ~7 |; x d$ @ 超细Ti(CN)基金属陶瓷中，Co/(Co+Ni)比在0.7一0.8、W/(w+Mo)比在0.65左右、N/(N+C)比在.035一0.45时可以获得比较好的综合性能。微量抑制剂vC、C巧C:和TIB:加入，可以显著增加Ti(CN)基金属陶瓷合金的硬度，并且获得比较好的综合性能。研制出了高性能、组织均匀的超细Ti(CN)基金属陶瓷刀具材料。获得了一个车削牌号和一个铣削牌号，其性能已达到世界同类产品的先进水平，并初步进行了产业化生产。
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9 b7 W- e5 Q5 d) R【关键词】TiCN基金属陶瓷，表面改性，压制性能，显微组织，性能
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+ ~* V' v$ m u. ]
' s# ?' W. `; }. K3 k! D5 m: G
+ e- E1 d2 n$ D! p. ~$ V4 H' x【目录】
# @0 h2 o/ J9 H( r6 x5 }; L: v- X第一章绪论1
3 y! a0 e4 B3 `1.1欢CN)基金属陶瓷工具材料发展概况1/ m* }6 P5 n! g" |
1.2Ti(CN)基金属陶瓷粉末成形剂的研究现状3
5 t' O4 s4 K6 k' B1.2.1橡胶类成形剂的研岁扭见伏3
3 C4 j0 V0 x4 `' M! X1.2.2石蜡类成形齐呵防聊状6
6 M+ x9 Q/ T9 W1.2.3水溶性聚…剖孵明滩剂的研究现状7
9 X' S6 d: o- y0 B8 N1.2.4三大类成形齐姓能的卜嗽84 V8 L3 w* Q* k8 ]* ~' a& p
1.3超细金属陶瓷粉末成形研究概况及发展展望9/ Q# U+ H7 ~5 k: S' h
1.3.1金属陶瓷超细粉末成形和成形齐呵防恕况9
! N5 p& o) Z( x% y6 z1.3.2超细五(q礴毓嘱陶瓷滕翩眺刹开发的展望10
9 H& G2 Q% e$ l2 |8 o& C1.4Ti(CN)基金属陶瓷研究现状11
0 z: d7 v! ?3 w, Y3 B2 ~1·4.l五(。刃基金属陶锹」备工艺12
* i- }# Q# j, K2 a* F, K- A1.4.2五(。哟基金属陶瓷组织结构特征13: z$ O% `- M+ `2 P2 x
1.4.3五(O用基金属陶瓷的性能16) b* z- x; F- n; g
1.4.4添加齐州组纤环唯能的影响18. v/ a) v- A3 t
1.4.5表面梯度结构石归噢豁瞩陶瓷的研究19' I9 S8 H! F9 u( E) g2 \
1.4.6超细五(。礴务嘱陶瓷的研究现状20
* |5 z& Q( F, a8 i1 o1.4.7五C(N)基金属陶瓷产」州搜肠盼跋展方向22
+ x3 c: p6 N* U3 X* y M1.5本文的研究目的与研究内容25
8 {3 p4 \( K R2 X& h1.5.1本研究课题的来源251 R% D( _. d, x. y G/ Q1 G
1.5.2研究目崖环口意义26
: H; ]$ ?8 m8 g6 n1.5.3主要研究内容27
m$ I C" G) n% Y) k第二章试验材料和试验方法283 M* d! n3 R$ K$ k. F2 A
2.1原料粉末和试验过程288 o7 B+ {6 w0 _; ?! z m
2.1.1原料粉末286 f3 E' Z+ `( Z. S, l; H
2.1.2金属陶瓷试样的韦咯29" e# Z) S5 p5 i% h& d7 x
2.2参数测量及方法29
9 P, a6 N1 h" z+ W6 g( q: ^2.2.1成形剂主要成粥对卜光谱分析29. z) A+ ?- v2 \+ r
2.2.2成形剂热裂解特胜的测定29
) j2 t ]9 ]9 I2.2.3化学成分分析30
4 S- Z- ?0 x5 h" t/ \7 g/ t) N2.2.4料券绊占度的测定31, D; P( }2 ~2 c( n9 C2 i9 Y
2.2.5超细粉末粒度的测定31
: ^. k/ `# O7 J/ J2.2.6石粉末抗氧化幽幼柳徒31
. o# `( z- Q' Y2.2.7粉末压市胜能的测定31
) \$ y" a6 H' D4 |2 D- d2.2.8名物理和力学断瓢(定32- J* {: `1 h- d
2.2.9金属陶箫L隙度和习讹合碳的针瞅(定333 ?) P5 v; g1 E% x" C+ l/ l
2.2.10粉末琅啸口组织结丰酬待征的观察34
7 C9 k+ F1 j* t5 b7 w5 n0 W2.2.11金属陶瓷的化学成分和相成分钡(定36- Z/ \% C2 t* l0 f! m( w
第三章超细碳氮化钦和碳化钨粉末的球磨效率及表面改性37
( q2 f9 k& q/ ?! Z b& P% T2 k" K3.1超细碳氮化钦和碳化钨粉末球磨效率的改进37
! T; N# a" l& V" u6 L9 `3.1.1超细下(日哟和wC粉末的球磨试验37; m8 a: r4 J7 \0 j+ s
3.1.2超细肠(日劝和wC粉体团聚和分散机理41
" _" S1 k2 z. ] R3.1.3圈础绷粉末团聚的途径和方法42
+ O. _, K% Q' m9 H4 M0 _* h3.2TiC(N)和WC表面物理包覆改性的抗氧化性能43
. X8 V7 A; ]( C2 z% T3.2.1表面改胜川舒口改胜剂
# B# Q8 b, V6 Z7 t8 f3.2.2超细五归哟和wC表面改吐的抗氧化吐能45
- m% a' B* I+ u' R$ h* f8 i: \( L1 V! {第四章超细金属陶瓷粉末的成形性能和改性剂的热裂解特性479 l% }! } D8 ~; J1 w- A
4.1超细金属陶瓷粉末的表面改性47- n0 B+ @1 i$ f2 @
4.1.1超细斜霭陶瓷粉末成形幽47. i( t/ s& w7 Y/ w
4.1.2超细肠(。均和WC粉体在干菊士程中硬团聚形成机理512 P( B- d: s$ |* [4 {$ o& S% b
4.1.3超细剑禹陶瓷粉末的表面改性51* V* i* a& T9 V) d" ~
4.2改性超细金属陶瓷粉末的压制性能54
9 \) _; B. {% j- l4.2.1改胜后超细金属陶瓷粉末的压玮胜能54
% S7 e) y/ H. m. O4 T `4.2.2表面改性超细五(O礴骚嘱陶瓷粉末到肠佣591 Z2 |1 i2 `# N B
第五章Ti(C哟基金属陶瓷磁学性能的研究62
# w7 k, s; P6 @5.1Ti(CN)基金属陶瓷的磁学原理62
3 q9 O8 t: P+ F/ A2 B5.2真空烧结对Ti(CN)基金属陶瓷磁学性能的影响65
+ {. _0 w9 m# P4 I: S52.1真空烧结对石(口劝基金属陶瓷磁学陛能的影响65
6 i! J/ g! R* b3 p5 H522粘结相的晶格潮断口磁性能的关系68. ~5 R5 U2 L0 e4 G B
5.3气氛烧结对Ti(CN)基金属陶瓷磁学性能的影响73
( k5 ~3 B& K# _" Z5.3.1烧结气称寸五(O哟基金属陶瓷合金成分的影响73
. E) l9 Z" a% D8 X5.3.2烧结气氛对欢。哟基金属陶瓷磁胜能的影响756 r8 P; ~4 o" ?4 J
5.3.3粘结相的晶格常数和磁陛能的关系78
: x# y" {7 }" E) W第六章烧结气氛对Ti(cN)基金属陶瓷组织结构和性能的影响81
8 b# K$ L9 d3 O6 c4 ?6.1烧结气氛对金属陶瓷合金成分的影响81
N5 } R; ^1 B1 R) v6.2烧结气氛对金属陶瓷组织结构的影响82
; y4 Y. P) @2 S2 A4 p% C5 ?5 v) I6.3烧结气氛对金属陶瓷相成分的影响89 x3 L, K" Z% r! `: s1 P! h
6.4烧结气氛对金属陶瓷物理和力学性能的影响91
( |: U! a | ]2 f. Y第七章成分对TiC(N)基金属陶瓷组织结构和性能的影响92& Y. }; ^, C7 x$ w+ G* l8 G
7.1Co/(Co+N)i比对TiC(N)基金属陶瓷组织结构和性能的影响92
2 N. b& Q6 |% r6 y5 U8 x8 d# a3 \7.2Mo/(W+Mo)比对TiC(N)基金属陶瓷组织结构和性能的影响94
Y: s6 S: F- Q) `9 r1 ?7.2.1wC和Mo加量对肠(卿)基金属陶瓷组织结构的秒向5 T, p; E& q( x2 W9 }3 V/ i' N
7.2.2Mo娜介MO)卜时五(。哟基金属陶瓷组织结构和性能的影响98: g/ \4 H! N, t3 ?- N7 h" t
7.3N/(C+N)比对Ti(NC)基金属陶瓷结构和性能的影响101
$ O- Y2 x- R) G u7.4抑制剂加入对Ti(CN)基金属陶瓷组织和性能的影响105& I" {6 X% ^; n0 q3 W2 ~
7.4.1 VC和C功C2拗口月寸五(O嘴毓嘱陶瓷组织结构和性能的影响105
) J% W' [4 t5 e' e- X6 V2 f; z7.4.2 TIBZ拗口外汉寸肠归催甜瞩陶瓷组织结构和性能的景训句107
% h% E; P- j9 t3 w& b9 \7.5超细Ti(CN)基金属陶瓷刀具的使用性能109
4 b; W/ d# P0 f7.5.1超细五(q礴爵瞩陶瓷中试生产及合金胜能109
! C3 \- }& Y7 S4 f7.5.2超细下归殡豁瞩陶瓷的切肖胜能110# G2 S# Y Z3 a
第八章纳米Ti(CN)基金属陶瓷刀具材料的研究113
8 [% ~$ p2 [- s5 I5 _8.1纳米Ti(CN)基金属陶瓷烧结过程中的收缩行为113
$ V6 X* H4 a4 u8.2纳米Ti(NC)基金属陶瓷在烧结过程中的脱气反应117; s" _. Q: F) Z5 n1 B
8.3纳米Ti(C哟基金属陶瓷烧结过程中的相成分变化1187 F8 |" z# d" e& ^3 ]5 s
8.4纳米Ti(C哟基金属陶瓷的组织结构演变125
5 B- Q) }" X( P% w l1 u% t3 g8.5纳米TiC(N)基金属陶瓷的物理和力学性能129
+ F3 D( c0 B4 e F2 c& B, Q第九章结论和展望132
2 [) A" b4 q8 ]# b$ L; F9.1主要结论132
. Y9 Z2 z( O, Q9.2问题和展望134
N Z4 a7 `/ o2 ]; s参考文’献1351 s- D d2 ]8 k5 J9 U8 E
致谢1533 x' o& r: \8 [5 r# L
攻读博士学位期间科研项目和成果154 |
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发表于 2008-6-13 21:35:24
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