Page 46 - 机械工程材料2024年第十一期
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陈宇聪，等：铬添加量对Ti（C，N）基金属陶瓷组织和性能的影响
期为Ti（C，N）基金属陶瓷的制备和应用提供参考。 电火花数控线切割机床在金属陶瓷中间位置切开一
条1 mm的裂缝，将金属陶瓷横向放置于两个支撑
1 试样制备与试验方法
柱上进行断裂韧度测试，跨距为16 mm，下压速度为
试验原料：TiC粉，粒径 2.58 μm，纯度 99.8%； 0.1 mm · min ，记录金属陶瓷断裂时的载荷，测试5
−1
TiN粉，粒径 14.98 μm，纯度 99.8%；WC粉，粒径 个试样取平均值。断裂韧度的计算公式如下：
4.68 μm，纯 度 99.5%；钼粉，粒径 2.80 μm，纯 度 3PL
K =Y a （1）
99.8%；Cr 3 C 2 粉，粒径2.34 μm，纯度99.9%；镍粉， IC 2bh 2
粒径2.5 μm，纯度99.9%；铬粉，粒径3.0 μm，纯度 a 2
a
Y = 1.93-3.07 +14.53 -
99.9%。试验原料均为市售。 h
h
a
按照TiC、TiN、WC、钼粉、Cr 3 C 2 和黏结剂（铬 3 4 （2）
a
25.11 +25.80
h
h
粉与镍粉混合而成）的质量比为 46.4∶12.0∶10.0∶
6.0∶0.6∶25.0，黏结剂中铬的质量分数分别为 0， 式中：P为断裂时的载荷；a为试样的裂纹长度；L为
2.5%，5.0%，7.5%进行配料，装入尼龙罐中并加入 跨距；h为试样厚度；b为试样宽度；K 为试样的断
无水乙醇，置于XGB4型球磨机中进行球磨混料，球 裂韧度。 IC
磨转速为230 r · min −1 ，球磨时间为48 h，磨球为直 采用HR-150A型洛氏硬度计测试金属陶瓷的硬
径7 mm的不锈钢球，球料质量比为7∶1。混合粉末 度，载荷588 N，保载时间15 s。采用D8 Advance型
在80 ℃下干燥，过200目筛（孔径75 μm）后，进行单 X射线衍射仪（XRD）进行物相分析，采用铜靶，K α
向压模成型，压力为 300 MPa，保压时间 1 min，压 −1
射线，扫描范围为20°~90°，扫描速率为7 （ °）· min 。
坯尺寸为 24 mm×7.6 mm×3.2 mm。将压坯放入 采用JSM-IT300 型扫描电子显微镜（SEM）在背散
TL1600 型真空烧结炉中进行真空烧结，真空度在 射模式（BSE）下观察金属陶瓷表面的微观形貌，并
−4 −2 −1
10 ~10 Pa，升降温速率不大于5 ℃ · min ，最 在二次电子模式（SE）下观察金属陶瓷的弯曲断口
高烧结温度为1 430 ℃，保温时间为1 h。 形貌。采用JXA-8230型电子探针显微分析仪进行
将烧结的Ti（C，N）基金属陶瓷粗磨抛光后， 微观结构分析，并用附带的INCA X-Act型能谱仪
采用KQ5200DA型超声波清洗机进行清洗，用吹 （EDS）分析微区成分。
风机吹干后放入焙烧过的Al 2 O 3 坩埚中，然后置于
2 试验结果与讨论
KF1100型马弗炉内，在大气环境中进行氧化，氧化
−1
时间60 h，升温速率不大于12 ℃ · min ，待炉温上 2.1 物相组成
升至800 ℃时开始计时，每隔12 h取出称取质量，计 由图 1 可以看出，不同铬添加量金属陶瓷的
算单位面积氧化质量增加量。 XRD谱中均只存在Ti（C，N）和镍的衍射峰，未出现
将烧结的Ti（C，N）基金属陶瓷用SiC水磨砂纸 铬的衍射峰，同时镍的衍射峰向小角度方向发生不
打磨并抛光，采用QJ211S型万能力学试验机测试金 同程度的偏移。铬与钼、钨属于同族元素，在烧结过
属陶瓷的抗弯强度，使用三点弯曲法测试，跨距为 程中混合粉末中的WC、钼、铬会固溶到TiC和TiN
16 mm，下压速度 0.5 mm · min − 1 。使用DK7745 型 中形成（Ti，W，Mo，Cr）（C，N）多元固溶体 ［13］ ；同时，
图 1 不同铬添加量金属陶瓷的 XRD 谱
Fig. 1 XRD patterns of cermets with different additions of Cr: (a) whole pattern and (b) local enlargement
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