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【摘要】
2 R2 N5 e3 P# O% x& E 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。1 S% B' X- e1 ~7 E' i9 y9 s
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。$ w, {, V6 V; {8 q& y
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。
+ C* W( [& m+ H1 W 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。
* R+ e @8 C7 _7 Q H1 z, N9 r/ \- t( b: g- ]- p5 J# N
【关键词】TiCN基金属陶瓷，表面改性，压制性能，显微组织，性能
0 g5 k7 [( N3 I6 v" \9 T* ^& I b6 R/ f2 l2 \
1 s0 J/ u, C _+ y7 g: B2 P3 Z& S
【目录】
" f3 V7 S& n, S第一章绪论1. f/ ` o* t" t+ @/ g
1.1欢CN)基金属陶瓷工具材料发展概况1
1 f' s5 _: _. O$ X/ D* n( f1.2Ti(CN)基金属陶瓷粉末成形剂的研究现状3
5 l, X0 i \5 U: P# G6 N5 J$ @1.2.1橡胶类成形剂的研岁扭见伏3! h& F% z. t6 c, K# s6 y+ n
1.2.2石蜡类成形齐呵防聊状6* c' B) x1 y8 K ^, r
1.2.3水溶性聚…剖孵明滩剂的研究现状7
$ ?5 x& Z% [9 I7 l1.2.4三大类成形齐姓能的卜嗽8
1 r& {5 e2 A8 {, b1.3超细金属陶瓷粉末成形研究概况及发展展望9* C( J) Z' x# {& x$ L( f0 w7 C
1.3.1金属陶瓷超细粉末成形和成形齐呵防恕况9" c y0 E2 y* H0 e: y' t6 ]1 Y
1.3.2超细五(q礴毓嘱陶瓷滕翩眺刹开发的展望10
% w* J e: a" B' r# X1.4Ti(CN)基金属陶瓷研究现状11
! a! M7 w' K) b( A) R1·4.l五(。刃基金属陶锹」备工艺12
( s' k. h; m- u& s% s1.4.2五(。哟基金属陶瓷组织结构特征130 d! O+ R1 a& H X$ W& X
1.4.3五(O用基金属陶瓷的性能16
0 n2 R' {, E% W& o0 q1.4.4添加齐州组纤环唯能的影响18
) ?, x0 W. g F4 o" v1.4.5表面梯度结构石归噢豁瞩陶瓷的研究199 p1 M, D+ F5 M6 R0 C
1.4.6超细五(。礴务嘱陶瓷的研究现状20
6 c, n. f! S: R B* {& r1.4.7五C(N)基金属陶瓷产」州搜肠盼跋展方向22
. W: `7 G- O6 k% t1.5本文的研究目的与研究内容25/ M& t$ O1 ?4 x8 b2 ^0 t
1.5.1本研究课题的来源25
. Q, d7 e& r* c1.5.2研究目崖环口意义265 Q# `2 {6 a; \) @
1.5.3主要研究内容27
$ g% v$ X) ], ^( g$ b+ j第二章试验材料和试验方法28& P- g/ D, I0 G7 N. a
2.1原料粉末和试验过程28- h$ t2 L' [9 m4 c* ]) y4 W
2.1.1原料粉末28
' S r. x, H! c' F Y* i4 _2.1.2金属陶瓷试样的韦咯29
2 e7 ^$ Q! P# `6 g2.2参数测量及方法29
( Z( Y5 w4 e( H0 O% m2.2.1成形剂主要成粥对卜光谱分析293 f# F2 T& u: c5 B7 S& \ C
2.2.2成形剂热裂解特胜的测定29
1 L! l7 I& f7 ?6 P: w: V; G2.2.3化学成分分析30* n- N7 U$ W, f7 Z9 R% S$ K* P `4 K
2.2.4料券绊占度的测定310 v r$ A4 l, A+ v- W: J" m
2.2.5超细粉末粒度的测定31& J6 i* Z2 H& A3 ]
2.2.6石粉末抗氧化幽幼柳徒31' i9 ^6 @+ u2 _3 l
2.2.7粉末压市胜能的测定31" p& |; j% t; p2 d
2.2.8名物理和力学断瓢(定32
1 a* \. M* T3 c- p- m. |2.2.9金属陶箫L隙度和习讹合碳的针瞅(定33: h) I: ^8 E5 X$ k2 q7 e0 \
2.2.10粉末琅啸口组织结丰酬待征的观察34# A+ f/ H; l# s ^4 t5 V
2.2.11金属陶瓷的化学成分和相成分钡(定364 s. m4 @- A* p1 L5 p: j
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376 N+ @4 S6 x& q/ O& b
3.1超细碳氮化钦和碳化钨粉末球磨效率的改进37
* N* ~( `( W V$ G) q' w* R3.1.1超细下(日哟和wC粉末的球磨试验37
9 c$ U- ?/ x1 U8 t3.1.2超细肠(日劝和wC粉体团聚和分散机理41
9 o4 W) ?4 E% }' b9 u3.1.3圈础绷粉末团聚的途径和方法425 S' E6 i( s! e) T; {$ o
3.2TiC(N)和WC表面物理包覆改性的抗氧化性能43
- w" V; l+ \4 G& c3.2.1表面改胜川舒口改胜剂
/ o8 f8 i5 I- ^3.2.2超细五归哟和wC表面改吐的抗氧化吐能459 }, A! Q" h9 |* _; f
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
' z! j7 A! t8 m0 z0 R \9 \8 ?4.1超细金属陶瓷粉末的表面改性47
/ N6 U; Z6 L* ~! N$ R& @# ~: q4.1.1超细斜霭陶瓷粉末成形幽47& z1 j1 d5 Y& L0 U( N! x" I
4.1.2超细肠(。均和WC粉体在干菊士程中硬团聚形成机理519 L$ u# z/ Y! z
4.1.3超细剑禹陶瓷粉末的表面改性51 r' A7 P5 I' A: C) @5 n
4.2改性超细金属陶瓷粉末的压制性能54
! k. r2 v* x; b( d4.2.1改胜后超细金属陶瓷粉末的压玮胜能54
' F* H' i4 z) A- Z3 i, U* x4.2.2表面改性超细五(O礴骚嘱陶瓷粉末到肠佣59% M7 a# Z* T+ r; E
第五章Ti(C哟基金属陶瓷磁学性能的研究62) J+ Z* {% \) O7 j
5.1Ti(CN)基金属陶瓷的磁学原理622 r/ A7 ^+ D5 H
5.2真空烧结对Ti(CN)基金属陶瓷磁学性能的影响651 r. N9 x2 ^7 U$ R: q; m* O
52.1真空烧结对石(口劝基金属陶瓷磁学陛能的影响65
. Y L* e8 ~6 u$ t$ z522粘结相的晶格潮断口磁性能的关系68
& V9 r* F2 k. K3 A* q5 d5.3气氛烧结对Ti(CN)基金属陶瓷磁学性能的影响73* O5 L" v5 s" x9 |( d4 L9 n
5.3.1烧结气称寸五(O哟基金属陶瓷合金成分的影响735 f7 L+ D; F/ r
5.3.2烧结气氛对欢。哟基金属陶瓷磁胜能的影响75$ w3 k/ ~6 S! y6 {
5.3.3粘结相的晶格常数和磁陛能的关系78
4 C/ c. W5 @& a; @6 M- G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* Q7 y5 j$ n4 B N& h+ l0 }
6.1烧结气氛对金属陶瓷合金成分的影响81( X9 G# a) i+ ~$ o* I
6.2烧结气氛对金属陶瓷组织结构的影响82
4 d- E- S4 ~" j) @8 x. r6.3烧结气氛对金属陶瓷相成分的影响89. q" i }* M/ {# S
6.4烧结气氛对金属陶瓷物理和力学性能的影响91
+ \$ ~+ o" q6 N6 @" G第七章成分对TiC(N)基金属陶瓷组织结构和性能的影响92
- d; w- P$ @7 ^! B+ G1 G7.1Co/(Co+N)i比对TiC(N)基金属陶瓷组织结构和性能的影响922 A7 Q: ~4 b5 `# p1 P# y7 s$ y, W. s
7.2Mo/(W+Mo)比对TiC(N)基金属陶瓷组织结构和性能的影响94
# [: I( N1 ~" H Y- _; B7.2.1wC和Mo加量对肠(卿)基金属陶瓷组织结构的秒向
; |$ ?$ X7 A5 ^/ X7.2.2Mo娜介MO)卜时五(。哟基金属陶瓷组织结构和性能的影响989 @; j9 G1 x( V* | ]3 ?5 K
7.3N/(C+N)比对Ti(NC)基金属陶瓷结构和性能的影响101
& K, S+ l/ X, U- J/ D2 S' O7.4抑制剂加入对Ti(CN)基金属陶瓷组织和性能的影响105
) t9 t; w7 Q6 J9 g y+ S7.4.1 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: b* i0 H1 r3 I
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: b: n( o' ?2 F: y
7.5超细Ti(CN)基金属陶瓷刀具的使用性能109% l, E1 _( s* u: v& ]# a
7.5.1超细五(q礴爵瞩陶瓷中试生产及合金胜能109! h& h" O9 `1 @( B6 i
7.5.2超细下归殡豁瞩陶瓷的切肖胜能110
' D5 Z& S$ O8 W8 x$ [& o第八章纳米Ti(CN)基金属陶瓷刀具材料的研究113
- Y7 o- \+ Q3 D: d; f8.1纳米Ti(CN)基金属陶瓷烧结过程中的收缩行为113* r4 a/ s- j$ f2 y) @# K* w" v
8.2纳米Ti(NC)基金属陶瓷在烧结过程中的脱气反应117
6 w% S& @9 Q" w6 `8.3纳米Ti(C哟基金属陶瓷烧结过程中的相成分变化1183 V2 T: t9 O1 ^* b9 }& N
8.4纳米Ti(C哟基金属陶瓷的组织结构演变1255 E9 f3 [) J, o' W+ {& M& B
8.5纳米TiC(N)基金属陶瓷的物理和力学性能1297 ?8 @: y& p" c) L0 x; T" S# ^9 ^
第九章结论和展望132$ l- t) K% @! x' M( t
9.1主要结论132
8 m1 M7 d6 _9 l# y9.2问题和展望134
|" S1 G% u/ [0 K. @参考文’献135, G6 B) N" z6 j2 ~, p
致谢153' I" o6 E3 z$ M! s8 P
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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