我們研制的是添加ＴｉＮ的Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金屬陶瓷。由于ＴｉＣ比ＷＣ具有更高的硬度和耐磨性，ＴｉＮ的加入可起到細(xì)化晶粒的作用，故Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金屬陶瓷可表現(xiàn)出比ＷＣ基或ＴｉＣ基硬質(zhì)合金更為優(yōu)越的綜合性能。這種新型金屬陶瓷刀具材料的廣泛應(yīng)用是以其成功的連接技術(shù)為前提的，國內(nèi)外對陶瓷與金屬的連接開展了不少的研究，但對于金屬陶瓷與金屬連接的技術(shù)研究較少，以致于限制了Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金屬陶瓷材料在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。常用的連接陶瓷與金屬的焊接方法有真空電子束焊、激光焊、真空擴(kuò)散焊和釬焊等。在這些連接方法中，釬焊、擴(kuò)散焊連接方法比較成熟、應(yīng)用較廣泛，過渡液相連接等新的連接方法和工藝正在研究開發(fā)中。本文在總結(jié)各種陶瓷與金屬焊接方法的基礎(chǔ)上，對金屬陶瓷與金屬的焊接技術(shù)進(jìn)行初步探討，在介紹各種適用于金屬陶瓷與金屬焊接技術(shù)方法的同時，指出其優(yōu)缺點和有待研究解決的問題，以期推動金屬陶瓷與金屬焊接技術(shù)的研究，進(jìn)而推廣這種先進(jìn)工具材料在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金屬陶瓷性能特點及應(yīng)用現(xiàn)狀
Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金屬陶瓷是在ＴｉＣ基金屬陶瓷基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一類新型工模具材料。按其組成和性能不同可分為：①成分為ＴｉＣ Ｎｉ Ｍｏ的ＴｉＣ基合金；②添加其它碳化物(如ＷＣ、ＴａＣ等)和金屬(如Ｃｏ)的強(qiáng)韌ＴｉＣ基合金；③添加ＴｉＮ的ＴｉＣ ＴｉＮ(或ＴｉＣＮ)基合金；④以ＴｉＮ為主要成分的ＴｉＮ基合金。
Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金屬陶瓷的性能特點如下：
(1)高硬度，一般可達(dá)ＨＲＡ91～93.5，有些可達(dá)ＨＲＡ94～95，即達(dá)到非金屬陶瓷刀具硬度水平。
(2)有很高的耐磨性和理想的抗月牙洼磨損能力，在高速切削鋼料時磨損率極低，其耐磨性可比ＷＣ基硬質(zhì)合金高3～4倍。
(3)有較高的抗氧化能力，一般硬質(zhì)合金月牙洼磨損開始產(chǎn)生溫度為850～900℃，而Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金屬陶瓷為1100～1200℃，高出200～300℃。ＴｉＣ氧化形成的ＴｉＯ2有潤滑作用，所以氧化程度較ＷＣ基合金低約10%。
(4)有較高的耐熱性，Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金屬陶瓷的高溫硬度、高溫強(qiáng)度與高溫耐磨性都比較好，在1100～1300℃高溫下尚能進(jìn)行切削。一般切削速度可比ＷＣ基硬質(zhì)合金高2～3倍，可達(dá)200～400ｍ/ｍｉｎ。
(5)化學(xué)穩(wěn)定好，Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金屬陶瓷刀具切削時，在刀具與切屑、工件接觸面上會形成Ｍｏ2Ｏ3、鎳鉬酸鹽和氧化鈦薄膜，它們都可以作為干潤滑劑來減少摩擦。Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基合金與鋼不易產(chǎn)生粘結(jié)，在700～900℃時也未發(fā)現(xiàn)粘結(jié)情況，即不易產(chǎn)生積屑瘤，加工表面粗糙度值較低。
Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金屬陶瓷在具有良好綜合性能的同時還可以節(jié)約普通硬質(zhì)合金所必需的Ｃｏ、Ｔａ、Ｗ等貴重稀有金屬材料。隨著人類節(jié)約資源推行“綠色工業(yè)”進(jìn)程的加快，Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金屬陶瓷必會成為一種大有前途的工具材料。目前，Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金屬陶瓷材料得到世界各國尤其是日本的廣泛深入研究，一些國家已在積極應(yīng)用和推廣這種刀具材料，世界各主要硬質(zhì)合金生產(chǎn)廠家都推出了商品牌號的含氮金屬陶瓷。如日本三菱綜合材料公司開發(fā)的ＮＸ2525牌號超細(xì)微粒金屬陶瓷的硬度達(dá)到92.2ＨＲＡ，抗彎強(qiáng)度達(dá)2.0ＧＰａ，兼具高硬度和高韌性。我國在“八五”期間也成功研制出多種牌號的Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金屬陶瓷刀具，并批量上市，現(xiàn)已發(fā)展成為獨立系列的一類刀具材料。
金屬陶瓷與金屬焊接的技術(shù)方法
在工業(yè)加工生產(chǎn)中，切削加工刀具的刀片與刀桿的連接方式有兩種：焊接式和機(jī)夾式。刀具的刀片和刀桿連接的好壞直接影響刀具的使用壽命。宋立秋等通過實驗研究表明：選用焊接式連接刀片和刀桿時，刀具耐用度高；選用機(jī)夾式時，刀具耐用度低。由于Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金屬陶瓷屬于脆性材料，熔點比金屬高，其線膨脹系數(shù)與金屬相差較大，使得Ｔｉ(Ｃ，Ｎ)基金屬陶瓷刀片與刀桿焊后接頭中的殘余應(yīng)力很高，加之與金屬的相容
