阅读说明：本技术 一种陶瓷金属材料及其制备方法 (Ceramic metal material and preparation method thereof ) 是由 张超彦 张丽霞 于 2019-11-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种陶瓷金属材料,由以下重量份数的组分制成：TiC 40-60份、WC 10-20份、TaC 1-2份、Ni 10-20份、Ca 5-10份、Mo 3-5份、Sb 1-3份。本发明还提供了上述陶瓷金属材料的制备方法。本发明配方中的TaC在烧结时能抑制TiC晶粒长大,还能使金属陶瓷的抗拉强度增高而不至于断裂；Ca促进晶粒均匀生长,改变金属陶瓷中夹杂物的尺寸和分布,利于金属陶瓷中细小夹杂呈均匀弥撒分布,使金属陶瓷的组织更为均匀,强度更高；Mo、Sb均可提高Ni对硬质相的润湿性。本发明制备出的陶瓷金属材料强度高,拉伸强度和抗折强度好,具备广泛应用前景。(The invention discloses a ceramic metal material which is prepared from the following components in parts by weight: 40-60 parts of TiC, 10-20 parts of WC, 1-2 parts of TaC, 10-20 parts of Ni, 5-10 parts of Ca, 3-5 parts of Mo and 1-3 parts of Sb. The invention also provides a preparation method of the ceramic metal material. The TaC in the formula can inhibit the growth of TiC crystal grains during sintering, and can also increase the tensile strength of the metal ceramic without fracture; ca promotes the uniform growth of crystal grains, changes the size and distribution of impurities in the metal ceramic, is beneficial to the uniform dispersion and distribution of fine impurities in the metal ceramic, and ensures that the structure of the metal ceramic is more uniform and the strength is higher; both Mo and Sb can improve the wettability of Ni to the hard phase. The ceramic metal material prepared by the invention has high strength, good tensile strength and breaking strength, and wide application prospect.)

一种陶瓷金属材料及其制备方法

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种陶瓷金属材料及其制备方法。

背景技术

金属陶瓷是由陶瓷硬质相与金属或合金粘结相组成的复合材料，金属陶瓷既具有金属的韧性、高导热性和良好的热稳定性，又具有陶瓷的耐高温、耐腐蚀和耐磨损等特性。氮化物及其其他陶瓷材料共同构成的金属陶瓷材料其拉伸强度和抗折强度较低，需要对其性能进行改进。

发明内容

本发明提供了一种陶瓷金属材料及其制备方法，解决了现有技术中存在的问题。

本发明的第一个目的是提供一种陶瓷金属材料，由以下重量份数的组分制成：TiC40-60份、WC 10-20份、TaC 1-2份、Ni 10-20份、Ca 5-10份、Mo 3-5份、Sb 1-3份。

优选的，所述陶瓷金属材料由以下重量份数的组分制成：TiC 50份、WC 15份、TaC1份、Ni 15份、Ca 5份、Mo 4份、Sb 2份。

本发明的第二个目的是提供一种陶瓷金属材料的制备方法，包括以下步骤：

S1，按重量份数称取TiC 40-60份、WC 10-20份、TaC 1-2份、Ni 10-20份、Ca 5-10份、Mo 3-5份、Sb 1-3份；

S2，将S1中称取的各原料置于球磨机中进行球磨，然后送入高速混合机中高速混合，得到混合原料；

S3，将S2中混合原料送入高温烧结炉中进行真空高温烧结，即得所述陶瓷金属材料。

优选的，S2中球磨时球料比为35-45:1，球磨机的转速为250-350rpm，球磨时间为2-3h。

优选的，S2中高速混合时，高速混合机转速为150-250rpm。

优选的，S3中高温烧结时，烧结温度为1300-1500℃，烧结时间为3-4h。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供了一种陶瓷金属材料，配方中的TaC是金属状立方结晶粉末，属于氯化钠型立方晶系，在烧结时对抑制TiC晶粒长大有明显效果，此外，TaC具有高熔点、高抗拉强度、低热膨胀率，其引入配方中后，金属陶瓷在断裂时由基体传向TaC的力在二者界面上产生剪应力，从而使金属陶瓷的抗拉强度增高而不至于断裂；适量的Ca可以促进晶粒均匀生长，改变金属陶瓷中夹杂物的尺寸和分布，利于金属陶瓷中细小夹杂呈均匀弥撒分布，使金属陶瓷的组织更为均匀，强度更高；Ca与其他元素如Mo、Sb等配合使用可有效地改善金属陶瓷的耐候性，提高金属陶瓷在自然条件下的耐蚀性。Mo、Sb均可提高Ni对硬质相的润湿性，从而提高合金的强度，Sb还能提高合金的红硬性。

本发明制备出的陶瓷金属材料强度高，拉伸强度和抗折强度好，具备广泛应用前景。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。

下述各实施例中所述实验方法如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。

实施例1

一种陶瓷金属材料，由以下重量份数的组分制成：TiC 50份、WC 15份、TaC 1份、Ni15份、Ca 5份、Mo 4份、Sb 2份。

具体制备步骤如下：

S1，按重量份数称取TiC 50份、WC 15份、TaC 1份、Ni 15份、Ca 5份、Mo 4份、Sb 2份；

S2，将S1中称取的各原料置于球磨机中，按照球料比为35:1，转速为250rpm球磨2h，然后送入高速混合机中，在150rpm高速混合，得到混合原料；

S3，将S2中混合原料送入高温烧结炉中，于1300℃下真空高温烧结3h，即得陶瓷金属材料。

实施例2

一种陶瓷金属材料，由以下重量份数的组分制成：TiC 40份、WC 10份、TaC 2份、Ni20份、Ca 10份、Mo 5份、Sb 1份。

具体制备步骤如下：

S1，按重量份数称取TiC 40份、WC 10份、TaC 2份、Ni 20份、Ca 10份、Mo 5份、Sb 1份；

S2，将S1中称取的各原料置于球磨机中，按照球料比为40:1，转速为300rpm球磨3h，然后送入高速混合机中，在250rpm高速混合，得到混合原料；

S3，将S2中混合原料送入高温烧结炉中，于1400℃下真空高温烧结4h，即得陶瓷金属材料。

实施例3

一种陶瓷金属材料，由以下重量份数的组分制成：TiC 60份、WC 20份、TaC 1.5份、Ni 10份、Ca 8份、Mo 3份、Sb 3份。

具体制备步骤如下：

S1，按重量份数称取TiC 60份、WC 20份、TaC 1.5份、Ni 10份、Ca 8份、Mo 3份、Sb3份；

S2，将S1中称取的各原料置于球磨机中，按照球料比为45:1，转速为350rpm球磨2.5h，然后送入高速混合机中，在200rpm高速混合，得到混合原料；

S3，将S2中混合原料送入高温烧结炉中，于1500℃下真空高温烧结3.5h，即得陶瓷金属材料。

为了进一步说明效果，本发明还设置了对比例，具体如下。

对比例1

一种陶瓷金属材料，由以下重量份数的组分制成：TiC 50份、WC 15份、Ni 15份、Ca5份、Mo 4份、Sb 2份。

具体制备步骤如下：

S1，按重量份数称取TiC 50份、WC 15份、Ni 15份、Ca 5份、Mo 4份、Sb 2份；

S2，将S1中称取的各原料置于球磨机中，按照球料比为35:1，转速为250rpm球磨2h，然后送入高速混合机中，在150rpm高速混合，得到混合原料；

S3，将S2中混合原料送入高温烧结炉中，于1300℃下真空高温烧结3h，即得陶瓷金属材料。

对比例2

一种陶瓷金属材料，由以下重量份数的组分制成：TiC 50份、WC 15份、TaC 1份、Ni15份、Mo 4份、Sb 2份。

具体制备步骤如下：

S1，按重量份数称取TiC 50份、WC 15份、TaC 1份、Ni 15份、Mo 4份、Sb 2份；

S2，将S1中称取的各原料置于球磨机中，按照球料比为35:1，转速为250rpm球磨2h，然后送入高速混合机中，在150rpm高速混合，得到混合原料；

S3，将S2中混合原料送入高温烧结炉中，于1300℃下真空高温烧结3h，即得陶瓷金属材料。

对比例3

一种陶瓷金属材料，由以下重量份数的组分制成：TiC 50份、WC 15份、TaC 1份、Ni15份、Ca 5份、Mo 4份。

具体制备步骤如下：

S1，按重量份数称取TiC 50份、WC 15份、TaC 1份、Ni 15份、Ca 5份、Mo 4份；

S2，将S1中称取的各原料置于球磨机中，按照球料比为35:1，转速为250rpm球磨2h，然后送入高速混合机中，在150rpm高速混合，得到混合原料；

S3，将S2中混合原料送入高温烧结炉中，于1300℃下真空高温烧结3h，即得陶瓷金属材料

对实施例1-3和对比例1-3中得到的陶瓷金属材料进行测试，具体结果见表1。

表1性能测试结果

项目	拉伸强度(MPa)	抗折强度(MPa)	硬度值HRA
				实施例1	432	82	83
实施例2	427	88	82
				实施例3	458	84	85
对比例1	345	80	79
				对比例2	352	79	75
对比例3	319	72	72

从表1可以看出，相对于对比例1-3来说，实施例1-3制备出的陶瓷金属材料的各项性能均较为优越。

本发明的描述了优选的实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。