[00653642]高性能Ti(C,N)基金属陶瓷的研制及应用

(1)首次建立了微晶化硬质相/粘结相界面过渡层模型。为了解决Ti(C，N)基金属陶瓷往往沿硬质相/粘结相界面脱开或断裂而难以同时具有高硬度和高强韧性的世界性技术难题，系统探讨了其强韧性与微晶化硬质相/粘结相界面过渡层结构之间的关系，发现微晶化相界面过渡层可大幅度提高金属陶瓷刀具的强韧性。并且，找出了微晶化相界面过渡层形成的两个必要条件(即硬质相微晶化和冷却过程中具有成分过冷)，建立了其厚度与相关物理冶金因素的函数关系式。(2)发现细化硬质相粉末粒度(在微米至亚微米范围内)、或添加适量VC或/与Cr2C3，使硬质相晶粒细化可明显提高金属陶瓷的强韧性，已获发明专利2项。并且，发现适量纳米硬质相粉末复合，可显著提高采用微米硬质相粉末制备的金属陶瓷的强韧性，使其适合高速高效切削加工、热挤压铜材等。(3)建立了Ti(C，N)基金属陶瓷硬质相的硬度、塑性与其价电子结构的物理关系模型：①硬度高低可用最强键值nA衡量，nA值越高，硬度越高。②塑性好坏可用键值之和Σna衡量，Σna值越高，塑性越低。N、Cr溶入TiC使Σna值降低，改善硬质相的塑性；Mo、W、V溶入Ti(C，N)使Σna值增加，降低其塑性。适量Cr2C3固溶于硬质相中，使硬质相的Σna值降低，可改善金属陶瓷刀具的塑性。(4)发现Ti(C，N)基金属陶瓷高速高效切削刀具经高温等静压表面氮化处理、多弧离子镀(TiN/TiAlN复合涂层)后，表面具有更好的高温红硬性、耐磨性、抗粘附性和抗熔焊性，而基体仍然保持高的强韧性，即“内韧外硬”。已申请发明专利1项。(5)自主研发的粘结相为Ni的Ti(C，N)基金属陶瓷高速高效切削刀具已在贵州航天电器股份有限公司等多家单位进行了切削实验。结果表明，其高温红硬性、耐磨性、抗震性、抗粘附性和抗熔焊性好，切削温度可达1000-1100℃，尤其适合高速干式铣削不锈钢等多种难切削材料，与国外部分同类品牌产品性能相当，达到国际先进水平，填补了国内难切削材料加工用刀具的空白。在同种切削条件下，这种刀具的切削速度、使用寿命比硬质合金刀具均高1-2倍。