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納米TiN改性TiC基金屬陶瓷可轉位刀片研究
時間：2008-09-08瀏覽：353次收藏
納米技術是20世紀80年代末期誕生并崛起的新技術。納米粉體對現有材料的改性是當前國內外材料科學研究的一個熱點。在常規材料中添加納米顆粒可較大地提高材料的強度、硬度、韌性，也改善了材料的可加工性。在TiC—TiN—Ni—Mo系金屬陶瓷中添加納米TiN粉，就是出于這樣的設想，這對于作為刀具材料的金屬陶瓷來說具有重要意義。
1 納米TiN改性對TiC基金屬陶瓷力學性能的影響
采用粉末冶金的方法制取金屬陶瓷。納米TiN粉末經超聲分散后加入到混合粉末中去進行濕磨—干燥—造粒—壓制成壓坯，在真空爐中燒結成燒結坯。然后磨制成可轉位刀片。
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a.抗彎強度
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b.斷裂韌性
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c.硬度
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| 圖1 納米T添加量對材料力學性能的影響 |
納米TiN的添加量對材料的抗彎強度、斷裂韌性、硬度的影響見圖1。由圖1可知，在納米TiN添加重量小于4%時，抗彎強度、斷裂韌性的值隨添加量的增加而略有增加，而硬度變化不大。當添加量繼續增加時，三者都有較明顯的增加。在添加重量為6%時，斷裂韌性和硬度達到最高值。添加重量為8%時抗彎強度達到最高值，隨后三者都降低。 納米TiN添加重量小于4%時，力學性能變化不明顯，甚至下降，是由于TiN納米顆粒在高溫液相(主要是 Ni、Ti還有部分的N、C)的溶解度較大，加上納米顆粒的高表面能和高表面活性，可以認為在燒結后殘留不多，因此起強韌作用不大。同時由于其造成孔隙、雜質等負面影響，可能導致材料的硬度下降。當納米TiN添加重量逐漸增加時，材料中實際存在的納米TiN顆粒不斷增多，其強韌的效果也逐漸體現出來了。當納米TiN添加重量大于6%時，斷裂韌性和硬度下降而強度上升，是由于TiN在TiC基金屬陶瓷中，可能與TiC、Ni、Mo形成固溶體(Ti、Ni、 Mo)(C、N)覆于TiN或TiC的表面，即所謂的“SS”相：也可能殘留下來作為硬質相。當它形成SS相時，可以阻止硬度相顆粒和粘結相之間各元素的擴散，起到細化晶粒的作用。但TiN本身的硬度較TiC低，而且在較高的溫度下易分解產生氮氣，所以在納米TiN添加量較大時，強度、斷裂韌性和硬度均有下降現象。 由上可知，納米TiN添加對材料有一定的改性效果，力學性能有明顯提高，各力學性能的峰值都分別對應一定的納米TiN的添加量。當添加重量為6%～8%時，可獲得較優的綜合力學性能。
2 納米TiN粉分散工藝的研究
納米粉具有極微小粒度、高比表面和高表面活性。在制備過程中，由于顆粒間存在范德瓦爾斯力和庫侖力，顆粒極易凝并、團聚形成二次顆粒，使粒徑增大形成軟團聚和硬團聚，最終失去超細顆粒所具備的功能。因此，必須通過物理、化學方法對納米粉體進行表面處理，使其在液體介質中充分分散，以發揮納米粉體應有的性能。 采用球磨和超聲兩種分散工藝。研究了用無水乙醇等有機物作為分散介質的分散特性和分散介質、表面活性劑種類及用量、分散體系PH值、超聲時間對分散效果的影響。找出了較優的分散體系組分和分散工藝參數。
3 切削性能研究
用自制的納米TiN改性的T
