[00743371]高性能低成本细晶粒无钴金属陶瓷的制备技术及应用

金属陶瓷的高温红硬性、耐磨性、抗氧化性和抗粘附性好，主要原材料资源丰富，成本低，是硬质合金的理想升级替代材料，但由于使用过程中因其强度不足，严重制约了其推广应用。为此，该项目开展了细晶粒无钴金属陶瓷及其制备技术与应用的系统研究，主要发明内容如下：1、采用高能球磨使硬质相粉末微晶化，并控制液相烧结后的冷却速度使液态粘结相中产生成分过冷，形成微晶化相界面过渡层，使材料强度显著提高。2、将固体与分子经验电子理论应用于金属陶瓷成分设计，加入微量添加剂改变环形相价电子结构，使环形相塑性得到明显改善，从而使材料进一步强化。3、采用亚微米级硬质相粉末或进行纳米复合，并加入适量晶粒长大抑制剂，实现硬质相细化增强，使材料强度进一步提高。4、发明的系列低成本细晶粒无钴金属陶瓷的硬度为89-93HRA、抗弯强度≥1800MPa，达到国际先进水平，填补了国内外高性能无钴金属陶瓷材料的空白，适合制作干式切削难加工材料的刀具、热挤压铜型材的模具和耐磨耐蚀零件。5、发明的高性能低成本细晶粒无钴金属陶瓷制备技术实施简单，易于实现规模化生产。开发的无钴金属陶瓷刀具节约了W、Co等贵重、战略物质，制造成本低，性能优异，适合干式切削不锈钢、高强结构钢、铁基高温合金等难加工材料。与硬质合金刀具相比，其使用寿命、切削效率和工件被加工表面质量分别提高了1-2倍、1-3倍和1-2个技术等级，在贵州航天电器股份有限公司、江汉石油钻头股份有限公司、武汉金狮机械有限公司等多家单位获得了很好的推广应用。开发的无钴金属陶瓷模具热挤压铜型材时，使用寿命与常用3Cr2W8V钢模相比提高了15-20倍，在洛阳铜骏工模具有限公司(工模具配套企业)、高新张家港铜业股份有限公司等单位获得了推广应用。开发的无钴金属陶瓷刀具和热挤压模具从2003年开始投入批量生产，累积产值达17400余万元，创利润4100余万元，创税收1600余万元，创外汇425万美元，并为其生产企业和使用企业节约开支15200余万元。该项目已申请发明专利8项，其中3项已授权、5项已公开，具有自主知识产权；已发表相关学术论文199篇，被SCI、EI和ISTP三大索引收录合计133次。