Ti(C,N)基金属陶瓷搅拌头设计及应用开题报告

全文总字数：3733字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1解释：金属陶瓷，顾名思义就是由陶瓷相和金属相组成的一种复合材料。从金属陶瓷英文单词cermets来看，是由ceramic（陶瓷）和metal（金属）结合构成的。金属陶瓷的优点是既保持了陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性，又具有较好的金属韧性和可塑性。同时还具有热导率高等特点。高的热导率使服役时温度梯度减小，从而降低热应力，减少热裂纹的产生。所以用金属陶瓷作刀具，刀具寿命长，切削速度快，是一种十分优秀的材料。而我们今天所说的金属陶瓷是以ti(c,n)为主要陶瓷相，以ni,co为金属粘结相的金属陶瓷材料。

1.2设计的目的：

研究ti基金属陶瓷，起源于1929年，以研究tic基为主。最初ti基金属陶瓷只是作为wc-co系合金的代用材料。wc-co硬质合金是由陶瓷硬质相wc和金属co相结合制得，研究新型的金属陶瓷有很大一部分目的在于取代wc-co硬质合金，这样可以节约具有战略意义的w和co，这对于资源匮乏的国家具有很重要的现实意义。但是一开始因为其脆性很大,其应用受到限制。50年代为了研制喷气发动机的叶片用高温材料,发现tic-ni系金属陶瓷具有优良的高温力学性能和比重低的特点。但是在烧结时由于ni不能完全润湿tic,发生tic颗粒聚集长大,导致材料的韧性很差,结果未达到作耐热材料应用的地步。1956年,humenik等人发现在tic-ni基金属陶瓷中添加mo之后,可改善ni对tic的润湿性,使tic晶粒变细,合金强度大大提高。这一发现是制造tic基金属陶瓷的重大技术突破。到70年代，自开展系统研究之后,金属陶瓷研究和生产的热潮才真正开始。80年代以来,ti(c,n)基金属陶瓷获得了迅速的发展,世界各国硬质合金生产厂家先后推出了系列的ti(c,n)基金属陶瓷刀具。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：ti（c,n）基金属陶瓷就是以tic,tin或ti(c,n)为硬质相，以ni,cr,mo,co等为粘结相，以mo₂c,wc(ta,nb)c,cr₃c₂,vc等粘结剂为原料，进行混料，球磨，在一定的压力下压制成型，而后在真空中烧结，其烧结温度一般控制在1200℃到1600℃之间。

材料表征： 用阿基米德原理测试材料的体积密度，采用排水法精确测定。用三点弯曲法测定其抗弯强度，在fv-700维氏硬度计上测定维氏硬度。用压痕法测定断裂韧性。用相对质量和表面积的变化来评价材料的氧化情况。通过xrd,sem,eds,tg来进行物相和显微结构分析。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－8周：按照设计方案，制作出ti(c,n)金属陶瓷，并将其加工成搅拌头的形状。

第9－12周：将制作好的金属陶瓷搅拌头应用到铝合金或钢的搅拌摩擦焊接当中

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 王国庆，赵衍华.铝合金的搅拌摩擦焊接[m].北京：中国宇航出版社，2010.

[2] 吴学文. 碳氮化钛基金属陶瓷刀具材料的制备工艺与力学性能[d]. 厦门理工学院, 2015.