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【摘要】6 n3 I0 P" b& e- s1 ?; @! w1 z# w
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。
, c) ]* u' M8 T' T( P 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。
9 i. O2 I" `% `3 Y$ n5 i 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。
4 W, Y$ |$ d+ A; h# l8 [$ ]4 A 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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p7 R8 x$ A1 B3 M( `* t/ z【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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, F+ O. K$ f- G# h- Q" W4 U5 }0 U" C0 P6 z8 _: K @
【目录】. H; E8 N2 S8 [& c% W2 a* \
第一章绪论19 K: B' J, O3 T7 E
1.1欢CN)基金属陶瓷工具材料发展概况1
0 t2 e) v c+ ]! o6 j& `1.2Ti(CN)基金属陶瓷粉末成形剂的研究现状3
' {8 {/ r, M5 M. i \- X1.2.1橡胶类成形剂的研岁扭见伏3, h; p, H' ~/ ^) Q% v q: f% a& [
1.2.2石蜡类成形齐呵防聊状61 m# ]9 X- q6 H/ f
1.2.3水溶性聚…剖孵明滩剂的研究现状7/ i+ ^. _. E. P/ r
1.2.4三大类成形齐姓能的卜嗽8: J. x. ~0 Z% N; }- T! g, A# r8 w
1.3超细金属陶瓷粉末成形研究概况及发展展望91 c. B5 ]# y% u4 J, w( f- n, @: A
1.3.1金属陶瓷超细粉末成形和成形齐呵防恕况9" S! j l1 K/ s/ H8 g
1.3.2超细五(q礴毓嘱陶瓷滕翩眺刹开发的展望10% x8 C: ^! H3 l& K: ~4 v/ {
1.4Ti(CN)基金属陶瓷研究现状11
; T; O3 `( r. V5 A, ?* p1 n1 u. _1·4.l五(。刃基金属陶锹」备工艺122 O( b) B# k) F$ S
1.4.2五(。哟基金属陶瓷组织结构特征13' }- a, S- G7 ~# Z2 q
1.4.3五(O用基金属陶瓷的性能16
- Q [& d. J' Z( M& \$ E' d7 e6 y w1.4.4添加齐州组纤环唯能的影响18- S: Q% m5 ? ]& U5 S2 n" p8 w5 H
1.4.5表面梯度结构石归噢豁瞩陶瓷的研究19
: g J% a8 Z$ q1 {, y. f3 T7 d, h1 P1.4.6超细五(。礴务嘱陶瓷的研究现状20$ ?" A" Q6 V3 L7 ]/ ^. s
1.4.7五C(N)基金属陶瓷产」州搜肠盼跋展方向22
: {6 x3 l: L1 {4 e4 m$ L2 i+ n1.5本文的研究目的与研究内容25
4 ~, @; U$ d7 F7 L1.5.1本研究课题的来源25/ B3 c6 M& X _! s0 j# n
1.5.2研究目崖环口意义26
2 m# M- p: O) @1 ?1 V1.5.3主要研究内容27
2 z& E. k5 u$ W第二章试验材料和试验方法286 Y, \4 `6 C" K. a
2.1原料粉末和试验过程28/ l6 {# Z i7 R! W/ R# f4 [
2.1.1原料粉末28
7 E) t4 f# s @4 I2.1.2金属陶瓷试样的韦咯29
+ `# N; m. v' p- w2 V( N$ X; v% m2.2参数测量及方法29
4 E) F* q% ]0 ^ E7 D! ]( ~4 A% ?2.2.1成形剂主要成粥对卜光谱分析29) p8 y9 V3 p& k) j! j
2.2.2成形剂热裂解特胜的测定29# o) ]0 Z# S- H6 s3 x
2.2.3化学成分分析30
5 g. H8 L- C7 @* F, S; S4 e1 H' ^2.2.4料券绊占度的测定31. K+ u6 H' V8 j5 U- w
2.2.5超细粉末粒度的测定31
) r/ g' C- f; V! F2.2.6石粉末抗氧化幽幼柳徒31
' w# ^7 m/ f' E0 }( F7 P9 O2.2.7粉末压市胜能的测定31
5 k- y2 Z p6 F2 l" t: F2.2.8名物理和力学断瓢(定32
2 l) m: \+ [- I% o3 e1 D8 O2.2.9金属陶箫L隙度和习讹合碳的针瞅(定335 ]: i; U, b; ?9 p
2.2.10粉末琅啸口组织结丰酬待征的观察34
& d' O6 v, L' y) L( Q2.2.11金属陶瓷的化学成分和相成分钡(定36( Z0 o& U! r" s" N$ E
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
- i1 o J- Q" p) H3.1超细碳氮化钦和碳化钨粉末球磨效率的改进37; F2 d' b) f, t# R
3.1.1超细下(日哟和wC粉末的球磨试验37* l9 {( R- J1 T2 j9 U( ~" u
3.1.2超细肠(日劝和wC粉体团聚和分散机理41" s8 W; t1 l9 s! c
3.1.3圈础绷粉末团聚的途径和方法42
9 A' U0 t7 S k3.2TiC(N)和WC表面物理包覆改性的抗氧化性能43
7 B! F" q) E/ J7 }! j3 I$ F2 ~5 w6 j5 P3.2.1表面改胜川舒口改胜剂
0 t ?( x4 j' \2 D0 y1 ~, _- H7 {3.2.2超细五归哟和wC表面改吐的抗氧化吐能45
+ v# b& H( B- x9 r- b0 C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473 ]1 T! e% N. ] H& H% Y8 C
4.1超细金属陶瓷粉末的表面改性47
7 G# Z g2 S! ~. D6 U1 v9 r' k4.1.1超细斜霭陶瓷粉末成形幽472 N/ Y9 ?% J- s, {
4.1.2超细肠(。均和WC粉体在干菊士程中硬团聚形成机理51( \$ ?% K: X$ Y o$ g/ E1 Y
4.1.3超细剑禹陶瓷粉末的表面改性51
& F# _% ^/ t& B+ d: k. O4.2改性超细金属陶瓷粉末的压制性能54* N4 |+ |3 _: h; m$ Z
4.2.1改胜后超细金属陶瓷粉末的压玮胜能54
) X7 Y3 Y* P3 z9 E1 [/ L4 ]4.2.2表面改性超细五(O礴骚嘱陶瓷粉末到肠佣59- s' ]9 {( @ u: e$ r4 Q; N# m7 C
第五章Ti(C哟基金属陶瓷磁学性能的研究62
$ A3 q6 r( Z# ^0 ^: [9 Y5.1Ti(CN)基金属陶瓷的磁学原理62% d% t3 I6 U. k; K4 C3 ^" W
5.2真空烧结对Ti(CN)基金属陶瓷磁学性能的影响655 j5 D6 ^& ^& S% t2 Q
52.1真空烧结对石(口劝基金属陶瓷磁学陛能的影响65
% w8 g9 c. x5 s- m- j3 b522粘结相的晶格潮断口磁性能的关系686 L$ I* @& W- W
5.3气氛烧结对Ti(CN)基金属陶瓷磁学性能的影响731 A" T9 `" Q" B/ t
5.3.1烧结气称寸五(O哟基金属陶瓷合金成分的影响73
, H. F# c2 |# v5 C. T1 R5.3.2烧结气氛对欢。哟基金属陶瓷磁胜能的影响75" N. x' a/ z7 e& F. U/ |
5.3.3粘结相的晶格常数和磁陛能的关系78
, ~: f( T) x' `! U$ X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
. Q- ]0 K2 n& W: S6.1烧结气氛对金属陶瓷合金成分的影响81
& W# e9 P: C- N: t, `9 a6.2烧结气氛对金属陶瓷组织结构的影响82
7 q) x$ z# L5 ]6.3烧结气氛对金属陶瓷相成分的影响89
( u" H+ h# ^, ~- Q7 d3 R+ h( T6.4烧结气氛对金属陶瓷物理和力学性能的影响91# j+ O! g/ w. t' A
第七章成分对TiC(N)基金属陶瓷组织结构和性能的影响926 W T* \1 t0 ]' O0 d' L2 F
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+ e \+ ~6 I) Y9 W
7.2Mo/(W+Mo)比对TiC(N)基金属陶瓷组织结构和性能的影响94
, Z# S# Q4 I- i+ `0 U U' B) _7.2.1wC和Mo加量对肠(卿)基金属陶瓷组织结构的秒向
1 X2 f5 Q& y& n+ M7.2.2Mo娜介MO)卜时五(。哟基金属陶瓷组织结构和性能的影响98
3 q' @( _$ b1 [9 \" v7.3N/(C+N)比对Ti(NC)基金属陶瓷结构和性能的影响101, U7 F, U' H5 Q4 r: ~ x( c. X
7.4抑制剂加入对Ti(CN)基金属陶瓷组织和性能的影响105/ x6 X! f/ [5 k* T' q. L) x
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1057 |, t# U7 B( H) k' P8 q% U/ [
7.4.2 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( J/ m( c3 j( L e
7.5超细Ti(CN)基金属陶瓷刀具的使用性能1093 ` b# r' a( K: {5 B: A
7.5.1超细五(q礴爵瞩陶瓷中试生产及合金胜能109
# h4 J7 W; K8 E4 G" R) {& y7.5.2超细下归殡豁瞩陶瓷的切肖胜能110
/ N) q9 P9 o, f第八章纳米Ti(CN)基金属陶瓷刀具材料的研究113
; ]8 e$ v) L1 l' ^8.1纳米Ti(CN)基金属陶瓷烧结过程中的收缩行为113
( W c2 G. E3 \% X8.2纳米Ti(NC)基金属陶瓷在烧结过程中的脱气反应117
1 P9 Z4 D, |6 v3 p8 G6 o8.3纳米Ti(C哟基金属陶瓷烧结过程中的相成分变化1180 N# Y! T6 c+ b1 G5 S
8.4纳米Ti(C哟基金属陶瓷的组织结构演变125
/ f' u- ]% ?# `8 c; A* t8.5纳米TiC(N)基金属陶瓷的物理和力学性能129
1 \! K+ j! N" p* h9 E. g) W第九章结论和展望132
* d: @7 _% N# h D* `; M9.1主要结论132& v t. Q1 \6 ~# ]; L% R$ v
9.2问题和展望134
- m% L6 l; }* O3 \$ \' G" o参考文’献135
9 w! D% [. Q+ T5 ?9 F8 {. e致谢153' W4 h9 x, |8 C* @/ I/ D# d7 N" e
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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