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Ti(C,N)基金属陶瓷及其应用 0 0

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申请进展

基本信息

申请人信息

代理人信息

摘要

法律状态

权利要求

说明书

专利申请流程有哪些步骤？

申请

申请号：指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。

申请日：提出专利申请之日。

2012-10-19

申请公布

申请公布指发明专利申请经初步审查合格后，自申请日（或优先权日）起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。

申请公布号：专利申请过程中，在尚未取得专利授权之前，国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。

申请公布日：申请公开的日期，即在专利公报上予以公开的日期。

2014-06-04

授权

授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由，授予发明专利权；或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由，授予实用新型专利权或外观设计专利权。

2015-11-11

预估到期

发明专利权的期限为二十年，实用新型专利权期限为十年，外观设计专利权期限为十五年，均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。

2032-10-19

基本信息

有效性	有效专利	专利类型	发明专利
申请号	CN201210398989.7	申请日	2012-10-19
公开/公告号	CN103774022B	公开/公告日	2015-11-11
授权日	2015-11-11	预估到期日	2032-10-19
申请年	2012年	公开/公告年	2015年
缴费截止日
分类号	C22C29/02 、C22C29/00	主分类号	C22C29/02
是否联合申请	独立申请	文献类型号	B
独权数量	1	从权数量	1
权利要求数量	2	非专利引证数量	0
引用专利数量	4	被引证专利数量	0
非专利引证
引用专利	CN101879670A、CN101302595A、CN101307406A、CN1772701A	被引证专利
专利权维持	5	专利申请国编码	CN
专利事件		事务标签	公开、实质审查、授权

申请人信息

申请人	郑汉东	第一申请人	郑汉东
专利权人	郑汉东	当前专利权人	郑汉东
发明人	郑汉东	第一发明人	郑汉东
地址	湖北省武汉市青山区钢都花园127街坊54门12号	邮编
申请人数量	1	发明人数量	1
申请人所在省	湖北省	申请人所在市	湖北省武汉市

代理人信息

代理机构

专利代理机构是经省专利管理局审核，国家知识产权局批准设立，可以接受委托人的委托，在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。

代理人

专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务，取得一定资格的人。

摘要

一种Ti(C，N)基金属陶瓷及其应用，由陶瓷相和粘结相构成，各组成成分的原子百分比为Ti 48.16～54.29％，Mo 7.1～11.02％，W 3.52～6.31％，Ni 15.56～19.88％，Y 0.47～0.69％，Al 1.53～2.43％，C 9.37～12.54％，N3.98～4.99％。在金属陶瓷制备中加入稀土元素Y和AlN，通过稀土元素Y对相界面的起到了净化作用，使相界面的结合强度得到增强，提高了材料强韧性；而加入的AlN使Ti(C，N)基金属陶瓷的粘结相得到强化，从而提高金属陶瓷的硬度和强度。由本发明中的金属陶瓷制成的切削刀具具有低密度，高硬度，对钢的摩擦系数小，切削时粘结磨损和扩散磨损小，红硬性好的优点。

摘要附图

法律状态

序号	法律状态公告日	法律状态	法律状态信息
1	2015-11-11	授权
2	2014-10-22	文件的公告送达	文件的公告送达失败收件人: 郑汉东文件名称: 手续合格通知书
3	2014-06-04	实质审查的生效	IPC(主分类): C22C 29/02 专利申请号: 201210398989.7 申请日: 2012.10.19
4	2014-05-07	公开

权利要求

权利要求书是申请文件最核心的部分，是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。

1.一种Ti(C,N)基金属陶瓷，由陶瓷相和粘结相构成，其特征在于：所述金属陶瓷中各组成元素的质量百分比如下：
Ti 48.16～54.29％，Mo 7.1～11.02％，W 3.52～6.31％，Ni 15.56～19.88％，Y
0.47～0.69％，Al 1.53～2.43％，C 9.37～12.54％，N 3.98～4.99％；
所述Ti(C,N)基金属陶瓷按照以下步骤进行制备：
A、进行原料组配，原料是由TiC、TiN、WC、Ni、Mo、C、Y和AlN组成，原料中各元素按照所需金属陶瓷成分进行配比；
B、按每千克原料加入850毫升无水乙醇的配比，在所述原料中加入无水乙醇，将混合的物料在行星球磨机上湿混，球料比为8：1，球磨机转速为300r/min，在球磨机中混料72小时，获得混料料浆；
C、将步骤B中得到的混料料浆在电热干燥箱中进行干燥，干燥温度为78±5℃，干燥时间12小时，干燥后获得混合物料；
D、配置质量百分比为8％的聚乙烯醇溶液，并将聚乙烯醇溶液加入到混合物料中，加入的聚乙烯醇溶液质量为干燥混合物料质量的6％，均匀混合后干燥造粒，过200目筛；
E、将步骤D中得到的粉料模压成型，压制力215MPa，压坯尺寸为5.6mm×5.6mm×40mm，压坯表面无裂纹；
F、将压坯置入真空脱脂炉中脱脂，真空脱脂炉的真空度不低于10Pa，炉温从200℃开始以2℃/min的升温速度升温到800℃，并保持800℃的温度2小时；
G、在真空烧结炉中进行烧结，固相烧结阶段的真空度在1-10Pa之间，液相烧结阶段真-2
空度在1-10 Pa之间；
所制备的Ti(C,N)基金属陶瓷中，主要成分是TiC陶瓷相，稀土元素Y分布在Ti(C,N)/Ni相界面，粘结相中含有Ni3(Al,Ti)。

2.一种权利要求1中所述Ti(C,N)基金属陶瓷在切削刀具中的应用。

说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及合金材料的技术领域，具体说是一种具有低密度和高硬度，且生产成本低廉的Ti(C,N)基金属陶瓷及其应用。

背景技术

[0002] 金属陶瓷的发展至今主要经历三个过程：一、1929年德国发明了TiC-Ni基金属陶瓷，虽然有优良的高温力学性能和低密度的特点，但是由于Ni对TiC颗粒的润湿性差，TiC颗粒易聚集长大，材料强度和韧性较差；二、1956年美国福特公司发明了TiC-Mo2C-Ni金属陶瓷，金属陶瓷强度得到提高；三、1971年维也纳工业大学发现了在TiC-Mo2C-Ni金属陶瓷中加入TiN，可以进一步细化硬质相颗粒，抗高温蠕变能力，红硬性，室温强韧性都有提高。

[0003] 但是随着TiN的引入，在烧结过程中产生脱氮现象，增大了材料的孔隙率，脱氮造成的总效应是降低可烧结性和强度。

[0004] 近些年来，科研人员进行了大量的研究，通过对材料制备中的组份设计，反应机理的研究，制造方法和加工工艺的优化，希望能够同时提高材料的硬度和抗弯强度，使其综合性能能够满足工业生产的需求，但是，通过国内金属陶瓷产品的使用范围和比例，其产业发展还处在初期阶段，性能还需要改进提高。随着对纳米材料的逐步认识，利用纳米粉制备纳米Ti(C,N)基金属陶瓷的研究越来越多，但是至今还不能制备非常致密化的Ti(C,N)基金属陶瓷，其制备过程有许多问题需要解决，另外纳米陶瓷粉的制备成本非常高，因此开发新的适于纳米Ti(C,N)基金属陶瓷的烧结方法烧结工艺以及制备纳米混合粉的工艺方法将成为但前的研究重点。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种具有低密度和高硬度，且生产成本低廉的Ti(C,N)基金属陶瓷及其应用。

[0006] 本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:

[0007] 本发明的Ti(C,N)基金属陶瓷，由陶瓷相和粘结相构成，所述金属陶瓷中各组成元素的质量百分比为：

[0008] Ti 48.16～54.29％，

[0009] Mo 7.1～11.02％，

[0010] W 3.52～6.31％，

[0011] Ni 15.56～19.88％，

[0012] Y 0.47～0.69％，

[0013] Al 1.53～2.43％，

[0014] C 9.37～12.54％，

[0015] N 3.98～4.99％。

[0016] 本发明还包括Ti(C,N)基金属陶瓷在切削刀具中的应用。

[0017] 本发明具有的优点和积极效果是:

[0018] 本发明的Ti(C,N)基金属陶瓷在制备中同时加入稀土元素Y和AlN，通过稀土元素Y与烧结体中的杂质形成难溶化合物并分布在Ti(C,N)/Ni相界面上，一方面对相界面的起到了净化作用，使相界面的结合强度得到增强，使硬质相颗粒得到细化，另一方面可减少孔隙的存在，提高材料的致密度，有利于材料强韧性的提高。而在Ti(C,N)基金属陶瓷中加入AlN，会在粘结相中形成r'相即Ni3(Al,Ti)，使Ti(C,N)基金属陶瓷的粘结相得到强化，从而提高金属陶瓷的硬度和强度。利用本发明的Ti(C,N)基金属陶瓷生产出的切削刀具，具有低密度，高硬度，对钢的摩擦系数小，切削时粘结磨损和扩散磨损小，红硬性好的优点。该Ti(C,N)基金属陶瓷中主要成分是TiC，对国家战略资源W的消耗量少，并且不含Co(中国3
贫Co，储量不足全球的1％)。Ti(C,N)基金属陶瓷的密度小(7g/cm左右)，主要成分的粉末市场价格低，所以原材料成本低，生产过程中，不需要高端设备及复杂的工艺流程，生产运行成本远低于硬质合金材料。

实施方案

[0019] 以下通过实施例对本发明进行详细的说明。

[0020] 本发明的Ti(C,N)基金属陶瓷，由陶瓷相和粘结相构成。

[0021] 如表1中所示，不同实施例中金属陶瓷中各组成元素的质量百分比为：

[0022] 表1金属陶瓷中各组成元素的质量百分比(wt％)

[0023]序号 Ti Mo W Ni Y Al C N
1 48.16 9.88 4.27 19.32 0.63 1.86 11.86 4.02
2 54.15 7.1 3.52 19.88 0.47 1.53 9.37 3.98
3 54.29 11.02 3.52 15.56 0.47 1.53 9.63 3.98
4 50.38 7.1 6.31 15.56 0.69 2.43 12.54 4.99
5 51.26 9 4.69 17 0.6 1.97 11.06 4.42

[0024] 本发明还包括Ti(C,N)基金属陶瓷在切削刀具中的应用。使用本发明中所述金属陶瓷生产规格4160511的铣刀，用以加工30CrMo合金钢，上述铣刀以350m/min的转速对合金钢进行高速切削。与同型号的硬质合金产品对比，由本发明中所述Ti(C,N)基金属陶瓷制成的铣刀其使用寿命提高3-6倍，合金钢加工表面的表面光洁度有很大改善，切削工作效率得到提高。

[0025] 本发明的Ti(C,N)基金属陶瓷可以通过以下步骤进行制备:

[0026] A、进行原料组配，原料中各组分的质量百分比为：TiC 49.6％、TiN 15％、WC 5％、Ni 17％、Mo 9％、C 0.8％、Y 0.6％、AlN 3％；

[0027] B、按每千克原料加入850毫升无水乙醇的配比，在上述原料中加入无水乙醇，将混合的物料在行星球磨机上湿混，球料比为8：1，球磨机转速为300r/min，在球磨机中混料

1一种加筋复合材料与金属材料的配合连接结构 2一种铝合金材料的运输设备 3一种金属复合材料成型装置 4一种金属复合材料成型装置 5一种金属复合材料制备切割装置 6一种金属复合材料生产用烧结炉 7一种多元合金材料及其制备方法 8锆金属有机骨架材料的合成方法 9一种金属复合材料制备切割装置 10一种金属复合材料生产用烧结炉