專利名稱：一種強韌性刀具用復合材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于刀具材料領域，涉及一種強韌性刀具用復合材料及其制備方法。
背景技術：
目前使用的刀具材料種類繁多，主要有金剛石、立方氮化硼、陶瓷、金屬陶瓷、硬質合金和高速鋼等。不同刀具材料具有不同的性能，并有其特定的應用范圍。CN85100177提出一種改進的以碳化鈦為耐磨分散相，氧化釔或其它稀土氧化物為致密化助劑的高耐磨性高韌性氮化硅基復合陶瓷具有優(yōu)良的高溫性能(強度、紅硬性、 耐磨性等)和化學穩(wěn)定性。用這種陶瓷制成的刀具在加工淬硬鋼(CrNMn、HRC58 68) 和冷硬鑄鐵(HS71 7 工件，其刀具壽命是以往復合氮化硅陶瓷刀具的2 2. 1倍， A1203-TiC刀的6 7倍，硬質合金刀Hl與YT14的M 113倍。這類陶瓷還可制作多種精密機械零件(量塊、導軌、軸承等)，也可制作拔絲模等工具。但存在的問題是碳化鈦與基體氮化硅結合困難，影響性能穩(wěn)定性和韌性提高，使用壽命不夠長。另外還要使用大量致密劑，影響基礎物料的作用。CN201010553047. 2公開了一種超粗晶鎢鈷硬質合金的制備方法，其包括如下工藝步驟配料、濕磨、干燥、預燒處理、濕混、干燥、摻成形劑、制粒、壓制成型和真空低壓一體化燒結；配料時選用鈷粉和碳化鎢粉進行混合配料，鈷粉與碳化鎢粉的質量之比為2. 4 2.6 97. 4 97. 6 ；將預燒處理后的混合料再加入金屬鈷粉和Co2W4C納米顆粒，混合料中的鈷與碳化鎢的質量之比為8 13 87 92，Co2W4C納米顆粒的加入量要達到使混合料中的鈷與Co2W4C納米顆粒的質量之比為1 0.045 0.055。但存在的問題是鈷粉做粘接劑成本高，制作工藝復雜。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的克服以上問題，提供了一種強韌性刀具用復合材料及其制備方法，具體由以下技術方案實現(xiàn)
一種強韌性刀具用復合材料，該復合材料中各成份的質量百分含量為碳化釩 10-15%，金剛石3-6%，Cr 1-3%,鈦鈷中間合金10-15%，Nd 0. 05-0. 1 %，其余為碳化鈦， 所述鈦鈷中間合金中Ti和Co摩爾比為2:1。一種強韌性刀具用復合材料的制備方法，包括如下步驟
a、按質量百分含量碳化釩粉10-15%、金剛石粉3-6%、Cr粉1_3%、鈦鈷中間合金粉 10-15%、Nd粉0. 05-0. 1%，其余為碳化鈦粉進行配料，其中鈦鈷合金中Ti和Co摩爾比為 2:1，組成混合物并攪拌均勻；
b、將步驟a所得混合物在真空球磨機中900 真空度下研磨至100-200微米后取出；
c、將經(jīng)過研磨后的混合物放入模具壓實，壓實力取20Mpa，壓實成形后脫模；
d、將步驟c所得的壓實成形后的混合物放入燒結爐中加熱，升溫速度為70 80°C/分鐘，到達1100°C后保溫25 30分鐘后隨爐冷卻，即制得強韌性刀具用復合材料。
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本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有如下優(yōu)點
本發(fā)明采用硬度高的碳化鈦和金剛石粉保證刀具的高硬度；本發(fā)明采用成本低、硬度較高的碳化鐵來降低刀具的成本，不用純鈷做粘接劑；本發(fā)明不使用純金屬，所用原料成本低，生產周期短。該復合材料制備工藝簡便，生產的復合材料具有一定良好性能，具有較高的抗彎強度，同時具有高的硬度和較好的抗磨損能力，具備耐磨又耐沖擊且質量穩(wěn)定的特點，而且生產成本低，非常便于工業(yè)化生產。復合材料制備過程中，鈦鈷中間合金Ti2Co在1100°C左右可分解出TiCo化合物和 Ti-Co合金液體。Ti-Co合金液體將碳化鈦粉、金剛石粉、釹粉、碳化釩粉包圍。釹粉和鉻粉中的元素在高溫下滲入Ti-Co合金液體，對粘結合金起增強作用。TiCo化合物沉積于碳化鈦粉、金剛石粉、碳化釩粉上。Ti-Co合金液體重新凝固后，形成Ti-Co合金包圍的由碳化鈦粉、金剛石粉、碳化釩粉為支撐相的復合材料。因此不僅提高了刀具用復合材料的抗彎強度，韌性和耐磨性也大大提高。


圖1為本發(fā)明實施例一制備的強韌性刀具用復合材料組織圖。由圖1可以看出，復合材料物相間結合良好。
具體實施例方式
以下結合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明進行進一步說明 實施例1
按質量百分比碳化釩10%，金剛石3%，Cr 1%,鈦鈷中間合金10%，Nd 0.05%，碳化鈦75. 95%，其中鈦鈷合金中Ti和Co摩爾比為2:1，組成混合物并攪拌均勻；將所得混合物在真空球磨機中900 真空度下研磨至100-200微米后取出；將經(jīng)過研磨后的混合物放入模具壓實，壓實力取20Mpa，壓實成形后脫模；將壓實成形后的混合物放入燒結爐中加熱， 升溫速度為70 80°C /分鐘，到達1100°C后保溫25 30分鐘后隨爐冷卻，即制得所需的強韌性刀具用復合材料。實施例2:
按質量百分比碳化釩為15%，金剛石6(%，Cr 3% ,鈦鈷中間合金15%，Nd 0. 1%，碳化鈦60. 9%，其中鈦鈷合金中Ti和Co摩爾比為2 1，組成混合物并攪拌均勻；將所得混合物在真空球磨機中900 真空度下研磨至100-200微米后取出；將經(jīng)過研磨后的混合物放入模具壓實，壓實力取20Mpa，壓實成形后脫模；將壓實成形后的混合物放入燒結爐中加熱， 升溫速度為70 80°C /分鐘，到達1100°C后保溫25 30分鐘后隨爐冷卻，即制得所需的強韌性刀具用復合材料。實施例3:
按質量百分比碳化釩12%，金剛石為4%，Cr 2%，鈦鈷中間合金12%，Nd 0. 07%, 碳化鈦69. 93%，其中鈦鈷中間合金中Ti和Co摩爾比為2:1，組成混合物并攪拌均勻；將所得混合物在真空球磨機中900 真空度下研磨至100-200微米后取出；將經(jīng)過研磨后的混合物放入模具壓實，壓實力取20Mpa，壓實成形后脫模；將壓實成形后的混合物放入燒結爐中加熱，升溫速度為70 80°C /分鐘，到達1100°C后保溫25 30分鐘后隨爐冷卻，即制得所需的強韌性刀具用復合材料。
對比實施例1
按質量百分比碳化釩8%，金剛石為2%，Cr 0.5%,鈦鈷中間合金8%，Nd 0.03%，碳化鈦81. 47%，其中鈦鈷中間合金中Ti和Co摩爾比為2:1，組成混合物并攪拌均勻；將所得混合物在真空球磨機中900 真空度下研磨至100-200微米后取出；將經(jīng)過研磨后的混合物放入模具壓實，壓實力取20Mpa，壓實成形后脫模；將壓實成形后的混合物放入燒結爐中加熱，升溫速度為70 80°C /分鐘，到達1100°C后保溫25 30分鐘后隨爐冷卻，即制得所需的強韌性刀具用復合材料。對比實施例2:
按質量百分比碳化釩17%，金剛石為8^,04%，鈦鈷中間合金16%，NdO. 2%，碳化鈦54. 8%，其中鈦鈷中間合金中Ti和Co摩爾比為2:1，組成混合物并攪拌均勻；將所得混合物在真空球磨機中900 真空度下研磨至100-200微米后取出；將經(jīng)過研磨后的混合物放入模具壓實，壓實力取20Mpa，壓實成形后脫模；將壓實成形后的混合物放入燒結爐中加熱，升溫速度為70 80°C /分鐘，到達1100°C后保溫25 30分鐘后隨爐冷卻，即制得所需的強韌性刀具用復合材料。結合下表中各產品的性能參數(shù) 表1各產品的性能參數(shù)
權利要求
1.一種強韌性刀具用復合材料，其特征在于該復合材料中各成份的質量百分含量為碳化釩10-15%，金剛石3-6%，Cr 1-3%，鈦鈷中間合金10-15%, Nd 0.05-0. 1%，其余為碳化鈦，所述鈦鈷中間合金中Ti和Co摩爾比為2:1。
2.一種強韌性刀具用復合材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟a、按質量百分含量碳化釩粉10-15%、金剛石粉3-6%、Cr粉1_3%、鈦鈷中間合金粉 10-15 %、Nd粉0. 05-0. 1%，其余為碳化鈦粉進行配料，其中鈦鈷合金中Ti和Co摩爾比為 2:1，組成混合物并攪拌均勻；b、將步驟a所得混合物在真空球磨機中900 真空度下研磨至100-200微米后取出；c、將經(jīng)過研磨后的混合物放入模具壓實，壓實力取20Mpa，壓實成形后脫模；d、將步驟c所得的壓實成形后的混合物放入燒結爐中加熱，升溫速度為70 80°C/分鐘，到達1100°C后保溫25 30分鐘后隨爐冷卻，即制得強韌性刀具用復合材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于刀具材料領域，涉及一種強韌性刀具用復合材料及其制備方法。該復合材料中各成份的質量百分含量為碳化釩10-15％，金剛石3-6％，Cr1-3％，鈦鈷中間合金10-15％，Nd0.05-0.1％，其余為碳化鈦，所述鈦鈷中間合金中Ti和Co摩爾比為2:1。該復合材料制備工藝簡便，具有較高的抗彎強度、較高的硬度和較好的抗磨損能力，耐磨耐沖擊且質量穩(wěn)定。
文檔編號C22C29/10GK102312148SQ201110323760
公開日2012年1月11日 申請日期2011年10月24日 優(yōu)先權日2011年10月24日
發(fā)明者丘奕婷, 何素華, 劉兆森, 李鵬, 王倩, 王玲, 薛欣怡, 趙浩峰 申請人:南京信息工程大學