本發(fā)明涉及高強(qiáng)度陶瓷刀具領(lǐng)域，具體為一種高強(qiáng)度TiC_0.7N_0.3-HfN材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

多元復(fù)合的方法可以提高TiCN（碳氮化鈦）基金屬陶瓷材料的燒結(jié)性能，降低其的燒結(jié)溫度，使其在較低的溫度下可以達(dá)到致密化，并且適當(dāng)?shù)牟牧辖M分、晶粒生長(zhǎng)抑制劑和燒結(jié)工藝可以使晶粒細(xì)化，進(jìn)而提高材料的力學(xué)性能。TiCN基金屬陶瓷具有高硬度（一般可達(dá)91～93.5HRA）、化學(xué)穩(wěn)定性好、高的抗氧化能力、較高的耐熱性，具有接近非金屬陶瓷的硬度和耐熱性，且其抗彎強(qiáng)度比非金屬陶瓷高，而被用來(lái)制作高速精加工、半精加工、粗加工和間斷切削用的刀具材料。

目前通過(guò)向基體TiCN中加入添加相，采用多元復(fù)合的方法來(lái)提高材料的綜合性能，雖然大多數(shù)提高了材料的抗彎強(qiáng)度及斷裂韌度，但材料的抗彎強(qiáng)度并沒有大幅度的提高，制約著其復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用。

TiCN基金屬陶瓷一般采用真空燒結(jié)工藝制備，在保證材料實(shí)現(xiàn)致密化的條件下盡量減少燒結(jié)時(shí)間，以制備出晶粒細(xì)小、性能優(yōu)異的材料。另外傳統(tǒng)制備工藝存在制備設(shè)備與工藝復(fù)雜，成本高，不利于產(chǎn)業(yè)化等不足之處。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有TiCN基陶瓷材料復(fù)合時(shí)存在力學(xué)性能降低、工藝復(fù)雜且不利于產(chǎn)業(yè)化的問(wèn)題，提供了一種熱壓燒結(jié)高強(qiáng)度TiC_0.7N_0.3-HfN材料及制備方法。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種高強(qiáng)度TiC_0.7N_0.3-HfN材料，是由如下質(zhì)量百分比的原料組成：TiC_0.7N_0.3 59%-77%，HfN 12%-30%，Ni 2%-8%，Mo 3%-9%。

制得的高強(qiáng)度TiC_0.7N_0.3-HfN材料的純度高，TiC_0.7N_0.3與HfN及金屬相形成固溶體，提高了材料的綜合力學(xué)性能，TiC_0.7N_0.3-HfN材料的硬度介于20GPa-25GPa，抗彎曲強(qiáng)度介于1590MPa-1790MPa，斷裂韌度介于8.0 MPa·m^1/2-10.0MPa·m^1/2，克服了現(xiàn)有TiCN基陶瓷材料復(fù)合時(shí)存在力學(xué)性能降低的問(wèn)題。

一種高強(qiáng)度TiC_0.7N_0.3-HfN材料的制備方法，采用如下步驟：a、將各原料的混合粉末裝入臥式罐磨球磨機(jī)中，用硬質(zhì)合金球球磨后過(guò)篩；b、將過(guò)篩后的原料裝入上下封閉的石墨容器，再放入高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)；c、在升溫速率10℃/min、壓力30MPa、燒結(jié)溫度1435℃-1630℃的條件下保溫10min-55min，得到高強(qiáng)度TiC_0.7N_0.3-HfN材料。

采用真空熱壓燒結(jié)法，在合適的升溫速率、壓力、生長(zhǎng)溫度和保溫時(shí)間下，合成高強(qiáng)度TiC_0.7N_0.3-HfN材料，克服了現(xiàn)有TiCN基陶瓷材料復(fù)合時(shí)存在工藝復(fù)雜且不利于產(chǎn)業(yè)化的問(wèn)題。

本發(fā)明采用多元復(fù)合的方法，大大提高了材料的綜合力學(xué)性能，硬度介于20GPa-25GPa，抗彎曲強(qiáng)度介于1590MPa-1790MPa，斷裂韌度介于8.0 MPa·m^1/2-10.0MPa·m^1/2，而且利用真空熱壓燒結(jié)法，工藝簡(jiǎn)化，成本低，利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，適合于切削加工難加工材料。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的掃描電鏡圖。

由圖可見，添加相HfN以固溶的方式存在于基體材料中，HfN與金屬和基體形成的固溶相有利于提高材料的綜合力學(xué)性能。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種高強(qiáng)度TiC_0.7N_0.3-HfN材料，是由如下質(zhì)量百分比的原料組成：TiC_0.7N_0.3 77%，HfN 12%，Ni 2%，Mo 9%。

一種高強(qiáng)度TiC_0.7N_0.3-HfN材料的制備方法，采用如下步驟：a、將各原料的混合粉末裝入臥式罐磨球磨機(jī)中，用硬質(zhì)合金球球磨后過(guò)篩；b、將過(guò)篩后的原料裝入上下封閉的石墨容器，再放入高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)；c、在升溫速率10℃/min、壓力30MPa、燒結(jié)溫度1435℃的條件下保溫25min，得到高強(qiáng)度TiC_0.7N_0.3-HfN材料。

實(shí)施例2

一種高強(qiáng)度TiC_0.7N_0.3-HfN材料，是由如下質(zhì)量百分比的原料組成：TiC_0.7N_0.3 71%，HfN 18%，Ni 8%，Mo 3%。

一種高強(qiáng)度TiC_0.7N_0.3-HfN材料的制備方法，采用如下步驟：a、將各原料的混合粉末裝入臥式罐磨球磨機(jī)中，用硬質(zhì)合金球球磨后過(guò)篩；b、將過(guò)篩后的原料裝入上下封閉的石墨容器，再放入高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)；c、在升溫速率10℃/min、壓力30MPa、燒結(jié)溫度1500℃的條件下保溫10min，得到高強(qiáng)度TiC_0.7N_0.3-HfN材料。

實(shí)施例3

一種高強(qiáng)度TiC_0.7N_0.3-HfN材料，是由如下質(zhì)量百分比的原料組成：TiC_0.7N_0.3 65%，HfN 24%，Ni 5%，Mo 6%。

一種高強(qiáng)度TiC_0.7N_0.3-HfN材料的制備方法，采用如下步驟：a、將各原料的混合粉末裝入臥式罐磨球磨機(jī)中，用硬質(zhì)合金球球磨后過(guò)篩；b、將過(guò)篩后的原料裝入上下封閉的石墨容器，再放入高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)；c、在升溫速率10℃/min、壓力30MPa、燒結(jié)溫度1565℃的條件下保溫55min，得到高強(qiáng)度TiC_0.7N_0.3-HfN材料。

實(shí)施例4

一種高強(qiáng)度TiC_0.7N_0.3-HfN材料，是由如下質(zhì)量百分比的原料組成：TiC_0.7N_0.3 59%，HfN 30%，Ni 4%，Mo 7%。

一種高強(qiáng)度TiC_0.7N_0.3-HfN材料的制備方法，采用如下步驟：a、將各原料的混合粉末裝入臥式罐磨球磨機(jī)中，用硬質(zhì)合金球球磨后過(guò)篩；b、將過(guò)篩后的原料裝入上下封閉的石墨容器，再放入高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)；c、在升溫速率10℃/min、壓力30MPa、燒結(jié)溫度1630℃的條件下保溫40min，得到高強(qiáng)度TiC_0.7N_0.3-HfN材料。