2080 15。72 713 3。8-3。9 29 17

Ti(C,N) 1400-1800 6-8 450 9。0×10-5 10

Ti(C,N)基金属陶瓷的基础元素是TiN和TiC,他们都属于面心立方结构,并且可以按照Hume-Rothery法则形成Ti(Cl-x,Nx)(0<X<1)连续固溶体[11]。通过表1-2的对比可以得出,TiC的硬度比TiN的要高,热导率和电导率相对较小。因此,Ti(Cl-x,Nx)基金属陶瓷随着碳含量的增高,硬度会提高,热导率和电导率会相应地减小[12]。

本课题中使用的Ti(C,N)-Al2O3陶瓷基复合材料主要是由Ti(C,N)陶瓷和少量的Al2O3陶瓷硬质相以及钼(Mo)、镍(Ni)、铬(Co)、Mo2C等粘结相组成[13]。Ti(C,N)-Al2O3具有很好的高温强度、化学稳定性、耐磨性和抗氧化性,是一种优良的高温陶瓷材料和

刀具材料。但是由于他本身的脆性很大,焊接过程中,在临近的界面区域容易引发高梯度的应力影响区,对焊接接头造成应力损伤。

3Ti(C,N)陶瓷的发展及应用

Ti(C,N)基金属陶瓷是在1931年问世[14],上市于1971年[15]。但直到1968~1970年间,奥地利维也纳大学的Kieffer等人才对其开展了系统性的研究。Ti(C,N)基陶瓷复合材料的发展大概可划分为三个阶段:第二次世界大战期间,德国发现可以用Ni粘结TiC基金属陶瓷,制成了TiC-Ni基金属陶瓷。正是因为这个发现,Ti(C,N)基金属陶瓷才开始被重视,并逐渐对它进行了研究。这种陶瓷具有优良的高温性能,适合用于切削加工。

但是由于在烧结的时候TiC会聚集长大,而且粘结相Ni在硬纸相TiC表面的润湿性不太好,导致TiC-Ni基金属陶瓷太脆,韧性不够好,一定程度上限制了它的应用;第二阶段是上世纪60年代,美国福特汽车公司的Humenik等人发现,把Mo添加到用Ni作为粘结相的TiC基金属陶瓷中后[16],粘结相Ni在硬纸相TiC表面润湿性得到了明显的改善,其润湿角从70°减小到0°,材料的韧性也得到了显著的提高,这一发现也是Ti(C,N)基金属陶瓷研发史上一个重大的突破;第三个阶段是开始在合金中引入氮化物,不仅控制了环相形的厚度,也逐渐细化了硬质相晶粒,将单一硬质相改为复合硬质相,并且添加Ni、Co等元素改善粘结相,使得强度被大大的被提高。

1973年,美国的Rudy博士通过实验,发现(Ti,Mo)(C,N)-Ni-Mo系金属陶瓷作为刀具切削钢材时,显示出了很好的强韧性、耐磨性,以及抗塑性变形能力。20世纪80年代后,Ti(C,N)基金属陶瓷开始急速发展,许多企业看准商机,不断的推出陶瓷系列的刀具[17],尤其是日本对于陶瓷系列刀具一直格外的重视。到1990年,刀具材料市场份额的30%都是Ti(C,N)基金属陶瓷刀具材料[18],可见其发展之迅速。

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