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【摘要】7 }4 b8 d1 S9 R- w8 L( O
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。
( v4 Z7 M8 `$ s1 t. \4 o 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。
: t3 _- H8 C2 y4 a% } 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。8 C! z# J1 j G- u. X5 {
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。& K+ z( J' P& V; O% S
5 d- \& `. K, z1 k8 B* O# f) G; L【关键词】TiCN基金属陶瓷，表面改性，压制性能，显微组织，性能$ \/ t; s" x, Q8 r! l" f
5 n: ~) l9 c& Z% x( |5 z- o, s9 o
% y* `0 s- n* c2 i: m3 p: Y2 b# Q' K
. j8 |& O. V9 q' ~* X# o- [; X9 F【目录】9 s5 G! v4 ~: s- _$ S
第一章绪论1
9 f+ U# o" i# h1 ~6 e9 R/ f; k1.1欢CN)基金属陶瓷工具材料发展概况1
t( s& l! w; w( U1 U0 |& Y1.2Ti(CN)基金属陶瓷粉末成形剂的研究现状3
. D0 I8 e7 ~& `: _5 N1.2.1橡胶类成形剂的研岁扭见伏3$ q1 Q+ c7 f2 ^' { }3 E
1.2.2石蜡类成形齐呵防聊状60 \% |) B W: E% r! M) M
1.2.3水溶性聚…剖孵明滩剂的研究现状7. U/ S p/ ~& h" h
1.2.4三大类成形齐姓能的卜嗽8# i3 U( k( k# G' ]2 G6 @
1.3超细金属陶瓷粉末成形研究概况及发展展望9/ G: R. M+ L! ]3 [: |
1.3.1金属陶瓷超细粉末成形和成形齐呵防恕况9
. M$ {# {1 }& D8 W1.3.2超细五(q礴毓嘱陶瓷滕翩眺刹开发的展望106 J3 t1 x( _" f0 @. y" L
1.4Ti(CN)基金属陶瓷研究现状114 F; k, ?# G: [7 i. Y8 |% a
1·4.l五(。刃基金属陶锹」备工艺129 M8 [/ H ?% X7 Q" K4 y( H
1.4.2五(。哟基金属陶瓷组织结构特征131 u+ _, T# a0 S4 I+ `; i8 }
1.4.3五(O用基金属陶瓷的性能16" ?- R6 L& w$ `8 u, t5 P6 B
1.4.4添加齐州组纤环唯能的影响187 s( Z" r: A+ ]* o& E0 n; |5 H
1.4.5表面梯度结构石归噢豁瞩陶瓷的研究19
5 o/ |% m- i/ F t1.4.6超细五(。礴务嘱陶瓷的研究现状20
1 N! T d0 g4 Z9 A9 o& n1.4.7五C(N)基金属陶瓷产」州搜肠盼跋展方向22; R2 X8 ?( a4 ?
1.5本文的研究目的与研究内容25
# h+ l6 ?0 W2 m: |- s: U# b S' s1.5.1本研究课题的来源25
3 J6 c" D2 t! M1.5.2研究目崖环口意义26
7 i9 F* @4 [5 n1.5.3主要研究内容277 }5 I% X/ ~5 h3 B# n
第二章试验材料和试验方法283 [! n1 q; n7 R$ G) J$ R
2.1原料粉末和试验过程28+ j$ U6 H- A3 L& w0 F
2.1.1原料粉末28
& S" M8 Z& I) S+ p( S$ B# \/ a) ?2.1.2金属陶瓷试样的韦咯297 u4 Y. r' u( A5 C0 k- w# `
2.2参数测量及方法29
. ^' _( x, e* \1 O& ] ^) U2.2.1成形剂主要成粥对卜光谱分析299 q) o1 O2 k+ k
2.2.2成形剂热裂解特胜的测定295 l$ b7 M5 y' E8 Q; G
2.2.3化学成分分析303 D! T- q1 w! [
2.2.4料券绊占度的测定31% ^& J/ h; z6 @! p1 Q2 m. h
2.2.5超细粉末粒度的测定318 Q$ [: `" D' s! H: X, k- H7 e( G
2.2.6石粉末抗氧化幽幼柳徒31
$ {& {" f9 z! {3 z2.2.7粉末压市胜能的测定31) \1 S9 {# O9 A( B7 `: q3 f" b
2.2.8名物理和力学断瓢(定32# f% E" L I u3 q9 k
2.2.9金属陶箫L隙度和习讹合碳的针瞅(定33" X! H7 k) T* L* j% l! K
2.2.10粉末琅啸口组织结丰酬待征的观察34
- T3 O+ ~) j2 O# K9 t2.2.11金属陶瓷的化学成分和相成分钡(定36# ~" M2 b# _2 @4 Q9 ^1 ~1 G
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) u9 }; w4 S5 C' \7 H9 y
3.1超细碳氮化钦和碳化钨粉末球磨效率的改进37
3 v, K) ?# G) T3.1.1超细下(日哟和wC粉末的球磨试验37% h, L S2 } [/ g+ a
3.1.2超细肠(日劝和wC粉体团聚和分散机理41" O `7 X% w; f$ L7 Z
3.1.3圈础绷粉末团聚的途径和方法42
$ I' H2 e) J& q, Q! ?8 c3.2TiC(N)和WC表面物理包覆改性的抗氧化性能435 E1 Q: l& k. W7 }+ |% w* ^
3.2.1表面改胜川舒口改胜剂
3 K1 j6 B3 `0 Q" j1 N! g3.2.2超细五归哟和wC表面改吐的抗氧化吐能45: q {8 [- x7 z( B! r: X) {& X1 p
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47
4 ? u( N: @( m5 v1 e$ @4.1超细金属陶瓷粉末的表面改性47
{/ ^. |# E: \* A4.1.1超细斜霭陶瓷粉末成形幽47
+ H" E$ g2 b# P6 S/ E( {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 E2 X1 W7 s' R
4.1.3超细剑禹陶瓷粉末的表面改性51/ o; V' G( p6 r
4.2改性超细金属陶瓷粉末的压制性能54 o; s" U2 F' ?5 d9 ~
4.2.1改胜后超细金属陶瓷粉末的压玮胜能54+ l1 P( Q2 W5 C$ O1 c/ @2 p
4.2.2表面改性超细五(O礴骚嘱陶瓷粉末到肠佣59
7 d7 k( [0 Q7 j, b; q第五章Ti(C哟基金属陶瓷磁学性能的研究629 j* ~; D1 Y! h3 g' Q) o @ U: h
5.1Ti(CN)基金属陶瓷的磁学原理62' M) l8 r3 } G# F* W
5.2真空烧结对Ti(CN)基金属陶瓷磁学性能的影响65
# q( y1 |: G) d( U* o( y0 F) C) W52.1真空烧结对石(口劝基金属陶瓷磁学陛能的影响65( l* M( I5 s) |3 \+ W1 L& f
522粘结相的晶格潮断口磁性能的关系68
4 [% o5 w! e$ ^* | g7 s- c" [5.3气氛烧结对Ti(CN)基金属陶瓷磁学性能的影响73, o# |$ G: k5 X6 a
5.3.1烧结气称寸五(O哟基金属陶瓷合金成分的影响73' q/ q! u E. d u' E+ l/ t
5.3.2烧结气氛对欢。哟基金属陶瓷磁胜能的影响75* W2 m5 [' y' |5 b& q$ ?
5.3.3粘结相的晶格常数和磁陛能的关系787 Z+ S% @5 s8 J o) y
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
( t- e8 V" V) N2 e8 d6.1烧结气氛对金属陶瓷合金成分的影响818 m* e3 m( |. S5 `8 M5 R* g
6.2烧结气氛对金属陶瓷组织结构的影响82
, y0 R9 ?8 F! a# Z: G0 P2 ?( L6.3烧结气氛对金属陶瓷相成分的影响89
" a. N7 V1 ~, A0 q0 ?, S R6.4烧结气氛对金属陶瓷物理和力学性能的影响91
/ T. K, q; ^( X第七章成分对TiC(N)基金属陶瓷组织结构和性能的影响92 i! Q# j& `+ h6 f* E3 C
7.1Co/(Co+N)i比对TiC(N)基金属陶瓷组织结构和性能的影响921 F) W/ F& J$ L! N# Q/ J
7.2Mo/(W+Mo)比对TiC(N)基金属陶瓷组织结构和性能的影响94/ p% p! W$ [! B! q, k. W3 E
7.2.1wC和Mo加量对肠(卿)基金属陶瓷组织结构的秒向" T% c0 w( X; J' J" Q- t" d# w8 S
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
2 U" x# t# F$ Q, q. Q# ?! d7.3N/(C+N)比对Ti(NC)基金属陶瓷结构和性能的影响101( ~& z9 ?. C; \1 n6 K( K* @% |
7.4抑制剂加入对Ti(CN)基金属陶瓷组织和性能的影响105$ h& \. F* n1 A6 W4 s X% F
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
6 b' k6 L1 k8 M2 B& [9 H5 c7.4.2 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
0 Z- R1 l: C2 v& f5 X1 v7.5超细Ti(CN)基金属陶瓷刀具的使用性能109
2 i- U( q5 k: k o+ V3 V% b& Z8 M7.5.1超细五(q礴爵瞩陶瓷中试生产及合金胜能1091 J' m& F6 F8 J' {6 [
7.5.2超细下归殡豁瞩陶瓷的切肖胜能110
( m1 O7 p: b- M2 Y第八章纳米Ti(CN)基金属陶瓷刀具材料的研究113% f3 p% r% h) V8 T3 C9 y
8.1纳米Ti(CN)基金属陶瓷烧结过程中的收缩行为113
4 i% H5 l; Z6 [- W- D8.2纳米Ti(NC)基金属陶瓷在烧结过程中的脱气反应117
! p2 P% U3 O( \! X N: V8.3纳米Ti(C哟基金属陶瓷烧结过程中的相成分变化118
' F% R! A8 \" [4 s' B: W8.4纳米Ti(C哟基金属陶瓷的组织结构演变125
* \( d. v) ~2 C1 u; P8.5纳米TiC(N)基金属陶瓷的物理和力学性能129, b3 {" J4 Z' y
第九章结论和展望132
" k* Y& t* W: U7 e% b( y9.1主要结论1325 u& o9 b/ q& k+ K# [
9.2问题和展望1344 ?4 V8 }! k' b1 p# I
参考文’献135
6 L: r5 o; Y W+ W- E0 v& r致谢153* e1 q4 ~3 z1 A3 p( f% 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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