论文部分内容阅读
在切削加工过程当中,刀具材料的性能是保证产品形状、尺寸和精度的关键因素。一般情况下,其切削刀具或切削刀具附近的温度可达600-800℃甚至800-1000℃,在此切削环境下必将导致刀具材料的氧化,因而为改善刀具材料在高温下的抗氧化性能,本文主要研究了Ti（C,N）基金属陶瓷粘结相中添加AlN后对其金属陶瓷刀具材料的微观组织以及高温氧化行为的影响。实验结果表明,在液相烧结过程当中,金属陶瓷基体中的Ni会与AlN发生反应原位合成Ni3Al相。当AlN的添加量为2.5%时,由于Ni3Al的固溶强化作用,金属陶瓷试样的硬度得到提升;然而随着AlN含量的不断增加（5%AlN和7.5%AlN）,两种金属陶瓷的晶粒也随之增大,致使金属陶瓷试样的硬度降低,与此同时,两种金属陶瓷试样的横向断裂强度也在迅速下降。根据不同温度、相同时间的氧化实验可知,当氧化温度为900℃、AlN的添加量为2.5%时,其试样的氧化增重量最少,金属陶瓷试样表面存在一层致密的氧化膜（NiAl2O4）,氧化膜的存在阻碍了氧原子向基体内的进一步扩散,从而表现出了良好的高温抗氧化性能。但当AlN的添加量大于2.5%时,由于金属陶瓷试样内部大量孔洞的存在,使基体表现出较低的抗氧化性能。当氧化温度为1100℃时,含有0%AlN添加的金属陶瓷试样的氧化层晶粒长大倾向较为严重,同时Ti（C,N）或Ti(O0.19C0.53N0.32)的衍射峰消失,氧化程度较高。但在含有2.5%AlN金属陶瓷试样XRD图谱中,仍然存在Ti（C,N）或Ti(O0.19C0.53N0.32)的衍射峰。当AlN的添加量大于2.5%时,试样的氧化层中存在大量的孔洞缺陷且晶粒长大较为严重,表现出较低的高温抗氧化性能。根据在不同时间、相同温度条件下的氧化实验可知,未添加AlN金属陶瓷试样的氧化增重量随着氧化时间的延长而增大,并遵循线性规律。而随着时间的延长,添加2.5%AlN试样的氧化增重量和氧化速率均明显下降,并且氧化动力学曲线呈抛物线规律;相比之下,添加5%AlN试样的氧化增重量和氧化速率略有增加;然而当AlN的添加量为7.5%时,氧化动力学曲线转为线性规律。通过对氧化时间分别为2h和4h的样品进行XRD图谱分析、SEM形貌表征和EDX能谱分析可知,未添加AlN的金属陶瓷氧化层晶粒长大倾向明显,同时未观察到Ti（C,N）衍射峰的存在,说明此金属陶瓷试样表面基本已完全被氧化;而添加2.5%AlN试样表面部分被氧化层（NiAl2O4）所覆盖,提高了金属陶瓷试样的高温抗氧化性能;但当AlN的添加量大于2.5%时,基体内部会产生大量的微孔,因此试样表现出较低的高温抗氧化性。