Ti 基金属陶瓷烧结讨论 Mo/Ni 为定值时金属陶瓷的烧结性能 通常认为在 TiCTiNNiMo 系金属陶瓷中,当 Mo/(Mo+Ni)为 0.1~0.2 时,对粘结相有最好的强化效果[11]。为了取得较好的强韧性组合,确定 Ni 含量后保持 Mo/(Mo+Ni)为定值,同时硬质相 C/N 原子数之比保持定值,设计了 1#~4#成分,如表 2 所示。图 1 所示为1430°C 真空烧结 1h 后的 1#~4#金属陶瓷烧结体的 SEM 组织。由图可见,Ti(C,N)基金属陶瓷具有典型的“芯-壳”包覆相的显微结构,并镶嵌于粘结相中[1],硬质相颗粒周围都形成了完整的包覆相,包覆相是内层为白色外层为灰色的两层环形相;少量区域还出现了颗粒较小的“白芯-灰壳”的结构。黑色的芯部为未溶的Ti(C,N)或者 TiN,内外两层的环形相和小颗粒的“白芯-灰壳”结构的形成机制可概括如下:细小的 TiC、TiN 颗粒,由于与 WC 和 Mo2C等相互间发生扩散,在液相出现前形成固溶态的(W,Mo,Ti)(C,N);液相出现后,在其表面析出一层重元素 Mo、W 含量较前者低的(W,Mo,Ti)(C,N)固溶体,继而成为芯部白色、包覆层浅黑色的结构。由图 1 所示,随着 Ni 含量的降低,粘结相的体积分数明显降低,硬质相颗粒的体积分数增加,且硬质相颗粒在一定程度上细化。硬质相大颗粒表面包覆相生长完整,说明液相烧结已进行得较为充分。图 1(d)所示粘结相 Ni 含量为 20%的烧结体出现孔隙。Ti(C,N)基金属陶瓷在高温烧结时,TiN 会发生分解[2,12]。粘结相 Ni 含量为 20%的试样 TiN 含量较高,在热力学上促进了分解过程的进行,TiN 分解所形成的 N2 被封闭在闭孔隙中,及 N2 逸出产生的气体通道等导致烧结体的孔隙度增加。且 N 的存在阻止 Mo 向 Ti(C,N)的扩散及 Ti 向 Ni 的扩散,抑制了环形相的进展,而粘结相对 TiN 硬质相的润湿性极差,这些都造成了试样的不致密。Mo/Ni 为定值时金属陶瓷的力学性能随粘结相 Ni 含量的变化曲线如图 2 所示。由图所示,Ni含量由 32%降低到 22%,粘结相体积分数降低,硬质相体积分数增加,金属陶瓷的强度降低,硬度升高。随着粘结相 Ni 含量进一步降低到20%,金属陶瓷的强度和硬度同时大幅度降低。由组织分析可以知道,20Ni 的金属陶瓷由于 TiN 含量的升高造成烧结体不能完全致密,使得强度和硬度同时下降。可见 Ti(C,N)基金属陶瓷原始成分配比中TiN 的添加量过高超过 12%的情况下,烧结体的致密度下降,同时材料的力学性...