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【摘要】; i) @4 b+ r8 _" |3 m6 x
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。& \! [; D) M) v& }) _
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。 E! y# h. R/ Q) E0 D7 z1 I* W
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。
' ~/ v: z2 h( I" w' N 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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' \/ s V4 D, |+ i) {+ n【关键词】TiCN基金属陶瓷，表面改性，压制性能，显微组织，性能% G7 L" Z% U7 @, E4 |3 Y2 P* N
* C$ z/ S- |& U/ ~! a2 A
2 ^' }8 \ v, Y- T7 R% R
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【目录】3 n8 u2 V. O% u7 R4 H2 L' S
第一章绪论1
* Q) T5 [7 d3 S1 @' q" ~+ p8 b1.1欢CN)基金属陶瓷工具材料发展概况1! r! F7 z% x; Q+ j, O9 T B3 g
1.2Ti(CN)基金属陶瓷粉末成形剂的研究现状3( d! h! x- A9 k4 }# A
1.2.1橡胶类成形剂的研岁扭见伏3
: b$ K2 m0 K; ?' n9 U! x1.2.2石蜡类成形齐呵防聊状62 m' e& J4 H/ S, X- Q
1.2.3水溶性聚…剖孵明滩剂的研究现状7, P- i- X8 T- L- Q: d3 {* N0 w
1.2.4三大类成形齐姓能的卜嗽84 p" d2 K2 F- ~) Z! t
1.3超细金属陶瓷粉末成形研究概况及发展展望9
9 q" n! E4 u% c* W2 t" S( ^' \- X1.3.1金属陶瓷超细粉末成形和成形齐呵防恕况9! A) B- ?- F# |+ t* K* l
1.3.2超细五(q礴毓嘱陶瓷滕翩眺刹开发的展望10
' y, m- h; j* [7 _" m7 Q" V1.4Ti(CN)基金属陶瓷研究现状11
) K/ Y- J3 x- I( t- {1·4.l五(。刃基金属陶锹」备工艺12
+ a9 {* ^' ?6 Q. }+ i v1.4.2五(。哟基金属陶瓷组织结构特征13
) a1 E% Z1 X1 o, }& ~5 B1.4.3五(O用基金属陶瓷的性能16
4 M- o6 a, d( W8 i1.4.4添加齐州组纤环唯能的影响18
0 B5 e6 Y6 ?7 ~! U! y) d1.4.5表面梯度结构石归噢豁瞩陶瓷的研究193 F0 r; j) {' `+ Q" z: T% a i
1.4.6超细五(。礴务嘱陶瓷的研究现状202 f2 J0 O2 g4 |
1.4.7五C(N)基金属陶瓷产」州搜肠盼跋展方向22
6 M2 ~3 C8 f' d; h7 j; n* L, P1.5本文的研究目的与研究内容253 m2 y1 S) g. V
1.5.1本研究课题的来源25
0 s5 s; f4 ]& Y5 y4 j. g Z8 a1.5.2研究目崖环口意义264 P8 B: ?( l x0 g
1.5.3主要研究内容27( Y& b9 m0 F' {6 @/ e
第二章试验材料和试验方法28" ]/ q1 U$ D$ D4 b- H1 z
2.1原料粉末和试验过程28) I: ^5 W( |* `. u- R3 |8 m
2.1.1原料粉末28
4 f1 G ~: v( V6 o% v1 `7 s A2.1.2金属陶瓷试样的韦咯29& T$ I/ R' ^- T1 O& L/ k/ _
2.2参数测量及方法291 B& |! e4 w! \5 i. V# D2 q
2.2.1成形剂主要成粥对卜光谱分析29
9 m0 T( K* N: H4 C& `; W2.2.2成形剂热裂解特胜的测定29
; ^0 i, P ^/ w3 D, ? V7 \2.2.3化学成分分析30
! |5 _# y0 l3 Z2 |# W2.2.4料券绊占度的测定31
9 Z- O. ?9 _ R: k% E& l3 \& M2.2.5超细粉末粒度的测定31
: t% X& R* W- P' l2.2.6石粉末抗氧化幽幼柳徒31" D- X3 z3 d& A. a- g) x! ~# r+ b L
2.2.7粉末压市胜能的测定31* j- w C7 d# Q1 ^# r, ?7 ]
2.2.8名物理和力学断瓢(定32, t3 s( `$ I! \ h6 d) y3 J$ w" L& ^
2.2.9金属陶箫L隙度和习讹合碳的针瞅(定33
( ]# {7 g' x% g" D- C. `" v2.2.10粉末琅啸口组织结丰酬待征的观察34
" j9 N/ z. q8 e8 J4 J2.2.11金属陶瓷的化学成分和相成分钡(定36( ~' }+ N$ D) P
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
$ V$ t4 ^; j( r) W4 m* N0 d3.1超细碳氮化钦和碳化钨粉末球磨效率的改进37
; C' }: B4 X9 U4 t8 V, N- f$ ^3.1.1超细下(日哟和wC粉末的球磨试验379 Y7 S7 R4 G2 P0 Y. ^
3.1.2超细肠(日劝和wC粉体团聚和分散机理41
h8 }! t0 ?/ n; k0 S' k$ ^3.1.3圈础绷粉末团聚的途径和方法42
% Q/ O. ^4 H. p, I! r7 I3.2TiC(N)和WC表面物理包覆改性的抗氧化性能43
8 a4 E1 J6 r$ o% B. \3.2.1表面改胜川舒口改胜剂
( Z% j; K( P- ^0 w7 \3.2.2超细五归哟和wC表面改吐的抗氧化吐能45) r- k7 G0 T5 k' s( ^ _
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
* |* m& ^+ q0 t" @4.1超细金属陶瓷粉末的表面改性47
0 s0 t6 P+ `: S. Q! \5 ~2 j! w4.1.1超细斜霭陶瓷粉末成形幽47
; l' I1 o5 E6 M" l4 j H' W5 y+ k: b4.1.2超细肠(。均和WC粉体在干菊士程中硬团聚形成机理51
$ n5 y& j4 _; ~( F. P4.1.3超细剑禹陶瓷粉末的表面改性512 j* C3 o# V# ]4 O1 S; c* M, Q: }5 t
4.2改性超细金属陶瓷粉末的压制性能54+ Y) d: E& h$ N8 |' n% U/ X, u
4.2.1改胜后超细金属陶瓷粉末的压玮胜能54
3 u& ]! i M8 \( U! X7 D4 G; Z. g4.2.2表面改性超细五(O礴骚嘱陶瓷粉末到肠佣59& q' Q- P4 P$ _8 D& f. A$ L: O, t
第五章Ti(C哟基金属陶瓷磁学性能的研究62
& H P1 P" j5 K5.1Ti(CN)基金属陶瓷的磁学原理62
) p& ^+ e+ h- m1 U; |" K0 j5.2真空烧结对Ti(CN)基金属陶瓷磁学性能的影响65$ v& a" Z% l5 ]( @; Y, a* ~/ ~# l
52.1真空烧结对石(口劝基金属陶瓷磁学陛能的影响658 Q" l" X7 Q/ K3 d6 F% y7 l7 x5 }
522粘结相的晶格潮断口磁性能的关系682 s6 ]& W9 T9 L$ ]& f
5.3气氛烧结对Ti(CN)基金属陶瓷磁学性能的影响73
4 D9 j5 _) G' ^* u% Y n A: g5.3.1烧结气称寸五(O哟基金属陶瓷合金成分的影响73
# R ^; g3 F0 d( i5.3.2烧结气氛对欢。哟基金属陶瓷磁胜能的影响75
+ q7 k# P8 f+ }! i# y1 S& M5.3.3粘结相的晶格常数和磁陛能的关系784 i5 F$ {3 j7 G) r6 ?
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$ p) [. w) h& a( Q U
6.1烧结气氛对金属陶瓷合金成分的影响819 T2 }1 i' V7 B) Q" v
6.2烧结气氛对金属陶瓷组织结构的影响82
$ ?# M" _! ~7 Q( u) c ^: L9 ]6.3烧结气氛对金属陶瓷相成分的影响89" r) U- O8 \2 x" X
6.4烧结气氛对金属陶瓷物理和力学性能的影响91
H4 `# }# R( C, S7 a) B第七章成分对TiC(N)基金属陶瓷组织结构和性能的影响92 a5 V2 ~9 Q1 W5 k2 K) L6 t
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
( c Y$ U6 Z* C' X6 e7.2Mo/(W+Mo)比对TiC(N)基金属陶瓷组织结构和性能的影响94
7 @, S% Y6 }) A8 A- ?7.2.1wC和Mo加量对肠(卿)基金属陶瓷组织结构的秒向
. g4 O! S, [; u/ \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; l2 R- }$ h, b' N6 v* z& {
7.3N/(C+N)比对Ti(NC)基金属陶瓷结构和性能的影响1019 ]! N( d- o3 {' `4 G; t
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' I9 r' @3 \+ m8 X7.4.1 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 {: i. P9 j2 H0 `, J- u9 ^
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
; v; B) I. n$ \( ~( [9 _" T f7.5超细Ti(CN)基金属陶瓷刀具的使用性能1096 n" n3 u$ l Y5 I+ N
7.5.1超细五(q礴爵瞩陶瓷中试生产及合金胜能109, d; P y* F" R- t1 o
7.5.2超细下归殡豁瞩陶瓷的切肖胜能110- }" \5 R e ^+ `
第八章纳米Ti(CN)基金属陶瓷刀具材料的研究113" m# \/ T5 } X& Q
8.1纳米Ti(CN)基金属陶瓷烧结过程中的收缩行为113& q6 n3 {; p; k
8.2纳米Ti(NC)基金属陶瓷在烧结过程中的脱气反应117
2 r$ f1 u' ?- b {+ G8.3纳米Ti(C哟基金属陶瓷烧结过程中的相成分变化118
8 _- O# h D: J' H5 b& {" z* V* X8.4纳米Ti(C哟基金属陶瓷的组织结构演变125
7 I$ l) {# G0 \) J6 @8.5纳米TiC(N)基金属陶瓷的物理和力学性能129 V$ |& ?: [: w+ \$ T, u* Q8 z" K
第九章结论和展望132" e$ `3 q- Q9 @( G" f8 t& f5 R' v
9.1主要结论132
' \4 n6 ^# e6 H- {" e* M$ [( H9.2问题和展望134
% F6 X' L( E) i2 S' i* P参考文’献135
. h7 d2 P+ Q( F1 E2 f% x' r致谢153
! J1 T8 p1 j' A- H% Z% T. x( M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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