AlN含量对Ti(C,N)基金属陶瓷组织和性能的影响

王超锋，陈义坤，刘华臣，杜学铭，姚振华

(1.武汉理工大学材料科学与工程学院，武汉 430070； 2.湖北中烟工业有限责任公司，新型烟草制品工程中心，武汉 430040)

0 引 言

Ti(C,N)基金属陶瓷具有较高的红硬性、耐磨性,与金属间较低的摩擦因数以及较好的化学稳定性等优点，广泛应用于刀具及热成型模具中[1-2]。随着各种极端的切削工艺，如干式切削、高速切削及微润滑切削的发展，刀具的服役环境越来越恶劣，这对刀具的综合性能提出了更高的要求，高温化学稳定性即高温抗氧化性是其中之一[3-6]。

研究表明，在陶瓷基体中添加少量碳化物可以提高Ti(C,N)基金属陶瓷的力学性能，如添加WC可以提高烧结性能，添加TaC和NbC可以提高抗热应力性能，添加Mo2C3可以提高润湿性能。然而，这些碳化物的添加会降低金属陶瓷高温抗氧化性能，从而限制了其应用[7-10]。

在金属陶瓷中添加抗氧化元素，使陶瓷表面在氧化初期形成致密的氧化膜以防止进一步氧化，是提高金属陶瓷抗氧化能力的一种有效方法，常见的抗氧化元素有铝、铬、硅等[11-13]。在Ti(C,N)基金属陶瓷中引入铝元素，可以提高陶瓷的高温抗氧化性能，同时，铝还能和陶瓷基体中的镍元素生成γ′(Ni3Al)强化相，从而提高金属陶瓷的力学性能[14-15]。为此，作者在Ti(C,N)基金属陶瓷中引入AlN，研究了AlN添加量对金属陶瓷硬度、抗弯强度以及抗氧化性能的影响，为进一步提高Ti(C,N)基金属陶瓷的综合性能提供参考。

1 试样制备与试验方法

试验原料为TiC粉末(纯度99.8%，粒径2.97 μm)、TiN粉末(纯度……