Ti(C,N)基金屬陶瓷具有較高的室溫硬度和高溫強度，良好的紅硬性和物理、化學穩定性，優異的耐磨性和抗高溫氧化性能，與被加工材料之間的摩擦系數較小，切削時抗黏結磨損和抗擴散磨損能力強等特點，作為高速干銑削刀具材料具有明顯的優勢，適用于鋼材高速精加工和半精加工領域，屬于一種新型的硬質工具材料。此外，Ti(C,N)基金屬陶瓷理論密度僅為傳統WC–Co硬質合金理論密度的53~44%，具有密度小、單件成本低的優勢。隨戰略鎢資源的逐漸消耗與Ti(C,N)基金屬陶瓷材質性能的進一步改善，在切削刀具與耐磨零件領域，Ti(C,N)基金屬陶瓷正逐步替代傳統的WC–Co硬質合金[1–3]。
制備Ti(C,N)基金屬陶瓷，可以采用單質TiC粉和TiN粉為原料，也可以采用Ti(C,N)粉為原料[4–7]。作為Ti(C,N)基金屬陶瓷和功能梯度WC–(Ti,Ta,Nb)C–Co–Ti(C,N)硬質合金原料，在滿足氧含量和游離碳(Cf)控制標準的條件下，通常希望Ti(C,N)粉末的粒度盡可能細小。由于C/N比過低，會導致合金燒結過程中含Ti物相穩定性降低，而且容易導致合金中孔隙度超標，因此Ti(C,N)粉末中C/N比通常要求>3:7。Ti(C,N)粉末制備方法很多，主要有碳熱還原—化合反應[8, 9]、機械合金化[10]、高溫自蔓延法[11]、高溫合成法[12]、低溫化學合成法[13]等。其中，用TiO2作原料，在N2氣氛中，通過碳熱還原—化合反應制備Ti(C,N)粉末，是工業生產Ti(C,N)粉末的主要方法。該方法具有原料來源廣、生產成本較低、設備簡單、工藝流程較短等優點。
碳熱還原—化合反應制備Ti(C,N)粉末的反應過程比較復雜，反應機理也一直存在著爭議，但整體來說可分為TiO 2/C固—固反應和借助Boudeward反應進行的TiO 2/CO氣—固反應[14, 15]，其總反應式可寫為：
TiO2 + (3–x)C + x/2N2 →Ti(C1–x,Nx) + 2CO
為了使原料粉末能充分反應，采用碳熱還原—化合反應制備Ti(C,N)粉末，通常都會添加過量的碳。然而，過量C的存在，會導致反應完全所需的溫度增加，同時也容易導致產物中游離碳偏高;高反應溫度，難以獲得亞微、超細Ti(C,N)粉末。本實驗是在開放的體系下進行，通過準
聲明：
“高化合碳、低氧、亞微Ti(C,N)粉末的制備工藝與特性表征研究” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：中南大學、硬質合金國家重點實驗室
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2025年07月23日 ~ 26日 
