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CN115198211A - 一种TiCx-Cu金属陶瓷的增韧方法 - Google Patents

一种TiCx-Cu金属陶瓷的增韧方法 Download PDF

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CN115198211A
CN115198211A CN202210792544.0A CN202210792544A CN115198211A CN 115198211 A CN115198211 A CN 115198211A CN 202210792544 A CN202210792544 A CN 202210792544A CN 115198211 A CN115198211 A CN 115198211A
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China
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cermet
ticx
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tube furnace
placing
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CN202210792544.0A
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雷聪
杨大磊
梅玉
饶安梅
陈建平
汪鑫
李强
黄成进
匡世华
柴鲜花
卢小莲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guizhou Aerospace Tianma Electrical Technology Co Ltd
Original Assignee
Guizhou Aerospace Tianma Electrical Technology Co Ltd
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    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22F1/002—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

本发明属于金属陶瓷材料加工处理技术领域，具体涉及一种TiCx‑Cu金属陶瓷的增韧方法；本发明通过对TiCx‑Cu金属陶瓷进行热处理，并对热处理工艺进行调控，对TiCx‑Cu金属陶瓷中的金属相进行组织优化，显著提高了TiCx‑Cu金属陶瓷材料的断裂韧性，实现了材料性能的大幅度提升，采用本发明方法制备的TiCx‑Cu金属陶瓷具有高强度、高韧性、高硬度、高耐磨、耐高温以及延展性良好的特点，可用于制备交通运输、航空航天、军工等领域的关键部件。

Description

一种TiCx-Cu金属陶瓷的增韧方法
技术领域
本发明属于金属陶瓷材料加工处理技术领域，具体涉及一种TiCx-Cu金属陶瓷的增韧方法。
背景技术
TiC基金属陶瓷是一种金属-陶瓷有机结合的高陶瓷含量的复合材料，在性能上保留了TiC陶瓷的高硬度、高强度、耐腐蚀、耐磨损等性能，同时具有金属的导电导热性和韧性，因而在切削刀具、高温耐磨部件、高温涂层、冲压模具等应用领域具有重要的研究价值。但是，金属陶瓷通常脆性较大、抗机械冲击能力差，所以，提高金属陶瓷的强韧性成为了金属陶瓷安全使用的重要研究趋势，选择合适的方法提高其强韧性，对于材料的推广应用具有重要意义。
热处理是提升金属材料性能的一种重要手段，其原理是通过对金属材料进行加热、保温以及冷却，促进内部组织与结构变化，从而改善材料性能。但是，陶瓷材料的抗热冲击能力较差，急速的温度变化会引起材料内部裂纹的萌生和扩展，所以，热处理工艺对于脆性材料的应用并不常见。
公告号为CN100526506C的专利文件公开了一种金属/金属陶瓷复合材料及其制造方法与应用，其中在制备过程中采用了强化热处理：将铸好的材料在1000-1050℃烧结3-5小时，取出空冷，再经900-920℃保温1.5-3小时后水淬，最后在200-250℃保温2-3小时回火。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供了一种TiCx-Cu金属陶瓷的增韧方法。
具体是通过以下技术方案来实现的：
1、一种TiCx-Cu金属陶瓷的增韧方法，包括以下步骤：
(1)加热：将管式炉温度升温，并保温在885-1087℃，再将提前备好的TiCx-Cu金属陶瓷置于氧化铝坩埚中，以石墨粉填充坩埚，并覆盖住金属陶瓷表面，放入管式炉中；
进一步，所述的石墨粉为280-320目；
(2)固溶处理：金属陶瓷放入管式炉中后，保温5-60min；
(3)淬火：将固溶处理后的金属陶瓷从管式炉中取出后迅速置于25℃的水中；
(4)打磨：将金属陶瓷从水中取出，打磨去除表面的氧化层即可。
2、采用上述增韧方法制备得到的TiCx-Cu金属陶瓷材料，其显微结构为：板条状的Cu-Ti合金相与亚微米尺度的Cu晶粒互相叠加。
3、采用上述增韧方法所制备得到的TiCx-Cu金属陶瓷可用于制备高温耐磨轴承、碳陶制动盘。
综上所述，本发明的有益效果在于：本发明通过对TiCx-Cu金属陶瓷进行热处理，并对热处理工艺进行调控，对TiCx-Cu金属陶瓷中的金属相进行组织优化，显著提高了TiCx-Cu金属陶瓷材料的断裂韧性，实现了材料性能的大幅度提升，采用本发明方法制备的TiCx-Cu金属陶瓷具有高强度、高韧性、高硬度、高耐磨、耐高温以及延展性良好的特点，可用于制备交通运输、航空航天、军工等领域的关键部件，如高温耐磨轴承，最新一代碳陶制动盘的对磨闸片等。且所用方法简单、操作方便、成本较低。
附图说明
图1为TiC0.5-Cu金属陶瓷在热处理前后的腐蚀形貌及其局部区域放大图：(a)原始晶粒形貌；(b)925℃热处理后的晶粒形貌。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
实施例1
1、一种TiC0.5-Cu金属陶瓷的增韧方法，包括以下步骤：
(1)将TiC0.5-Cu金属陶瓷用线切割加工并制备成2.5mm×5mm×25mm，单边切口U型槽的宽为0.2mm，槽深2.5mm的断裂韧性性能测试标准试样。
(2)将试样放置在尺寸为内径10mm，高30mm的氧化铝坩埚中。
(3)用300目的石墨粉填充氧化铝坩埚并将样品覆盖住。
(4)将试样推入已经达到设定温度925℃的管式炉中，固溶保温10min。
(5)迅速将试样掏出并抛入25℃的水中。
(6)5分钟后捞出样品并打磨去除表面氧化皮。
实施例2
1、一种TiC1-Cu金属陶瓷的增韧方法，包括以下步骤：
(1)将TiC1-Cu金属陶瓷用线切割加工并制备成2.5mm×5mm×25mm，单边切口U型槽的宽为0.2mm，槽深2.5mm的断裂韧性性能测试标准试样。
(2)将试样放置在尺寸为内径10mm，高30mm的氧化铝坩埚中。
(3)用300目的石墨粉填充氧化铝坩埚并将样品覆盖住。
(4)将试样推入已经达到设定温度975℃的管式炉中，保温10min。
(5)迅速将试样掏出并抛入25℃的水中。
(6)5分钟后捞出样品并打磨去除表面氧化皮。
实施例3
1、一种TiC1.5-Cu金属陶瓷的增韧方法，包括以下步骤：
(1)将TiC1.5-Cu金属陶瓷用线切割加工并制备成2.5mm×5mm×25mm，单边切口U型槽的宽为0.2mm，槽深2.5mm的断裂韧性性能测试标准试样。
(2)将试样放置在尺寸为内径10mm，高30mm的氧化铝坩埚中。
(3)用300目的石墨粉填充氧化铝坩埚并将样品覆盖住。
(4)将试样推入已经达到设定温度1025℃的管式炉中，保温10min。
(5)迅速将试样掏出并抛入25℃的水中。
(6)5分钟后捞出样品并打磨去除表面氧化皮。
实施例4
1、一种TiC2-Cu金属陶瓷的增韧方法，包括以下步骤：
(1)将TiC2-Cu金属陶瓷用线切割加工并制备成2.5mm×5mm×25mm，单边切口U型槽的宽为0.2mm，槽深2.5mm的断裂韧性性能测试标准试样。
(2)将试样放置在尺寸为内径10mm，高30mm的氧化铝坩埚中。
(3)用300目的石墨粉填充氧化铝坩埚并将样品覆盖住。
(4)将试样推入已经达到设定温度925℃的管式炉中，保温60min。
(5)迅速将试样掏出并抛入25℃的水中。
(6)5分钟后捞出样品并打磨去除表面氧化皮。

Claims (6)

1.一种TiCx-Cu金属陶瓷的增韧方法，其特征在于，所述增韧方法包括：加热、固溶处理、淬火、打磨；所述加热，温度为885-1087℃；所述固溶处理，时间为5-60min。
2.如权利要求1所述的一种TiCx-Cu金属陶瓷的增韧方法，其特征在于，所述的加热，具体是将管式炉温度升温，并保温在885-1087℃，再将提前备好的TiCx-Cu金属陶瓷置于氧化铝坩埚中，将石墨粉覆盖在金属陶瓷表面，放入管式炉中，进行固溶处理。
3.如权利要求2所述的一种TiCx-Cu金属陶瓷的增韧方法，其特征在于，所述的石墨粉为280-320目。
4.如权利要求1所述的一种TiCx-Cu金属陶瓷的增韧方法，其特征在于，所述的淬火，是将固溶处理后的金属陶瓷从管式炉中取出后迅速置于25℃的水中。
5.如权利要求1所述的一种TiCx-Cu金属陶瓷的增韧方法，其特征在于，所述的增韧方法，具体包括以下步骤：
(1)加热：将管式炉温度升温，并保温在885-1087℃，再将提前备好的TiCx-Cu金属陶瓷置于氧化铝坩埚中，以石墨粉填充坩埚，并覆盖住金属陶瓷表面，放入管式炉中；
(2)固溶处理：金属陶瓷放入管式炉中后，保温5-60min；
(3)淬火：将固溶处理后的金属陶瓷从管式炉中取出后迅速置于25℃的水中；
(4)打磨：将金属陶瓷从水中取出，打磨去除表面的氧化层即可。
6.如权利要求1-5任一项所述的TiCx-Cu金属陶瓷的增韧方法所制备得到的TiCx-Cu金属陶瓷在高温耐磨轴承、碳陶制动盘的对磨闸片的制备中的应用。
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Title
雷聪: "双连续相TiCx-Cu金属陶瓷的制备及其性能研究", 《北京交通大学》 *

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