超硬合金向來以其優(yōu)越的特性廣泛應(yīng)用于塑性加工工具中植西，其主要成分為鎢以及鈷等稀有金屬，因此價格昂貴哀卿。特別是占超硬合金8成的材質(zhì)鎢叛赚，中國占有了半成的儲存量和8成的出產(chǎn)量，更由于如今稀有金屬供不應(yīng)求和政策的原因稽揭，未來價格以及調(diào)配的前景都不被看好俺附。

為了響應(yīng)國內(nèi)業(yè)界的國內(nèi)儲備，稀有金屬再利用溪掀，有效利用可延長工具壽命材料等一系列的政策事镣，本社積極開發(fā)不含有稀有金屬的新型硬質(zhì)合金材料。本文中將會介紹2010年新上市的由鈦系復(fù)合硬質(zhì)合金制成的新型合金材料“金屬陶瓷”（CT500系列）揪胃。

所謂金屬陶瓷

1璃哟、金屬陶瓷的概要

所謂金屬陶瓷就是以TiCN為主原料，將其與金屬物質(zhì)燒結(jié)而成的材料喊递，并且是一種不添加鎢和鈷的新材料

制法與超硬合金相同随闪，使用的都是粉末冶金法。金屬陶瓷的組織寫真(圖1所示)骚勘，灰色部分是TiCN粒子铐伴，白色部分是與金屬物質(zhì)的結(jié)合部分。

本社主要的合金材料有金剛石调鲸，陶瓷盛杰，超硬合金等，金屬陶瓷的位置介于陶瓷和超硬合金之間。以WC＋TiC為主要成分的金屬陶瓷贼欧，向來其適用領(lǐng)域是切削工具類缆兆，如今通過提高金屬陶瓷的韌性，使其也能適用于模具領(lǐng)域勤友。

2 狡允、金屬陶瓷的特征

金屬陶瓷的特征如下所述

①硬度和韌性很均衡

金屬陶瓷中具有代表性的CT510，有著與超硬合金相同的彈性模量李联，破壞韌性页本，抵抗力，是一種耐磨性與耐崩性比較均衡的工具材料睬够。

②加工材料的光潔度較好壮才，耐熱性優(yōu)越。

與不銹鋼及鋁制品的摩擦很小枯瞒，可抑制起熱口箭。

③抗氧化性好

放在900攝氏度的大氣壓中也有良好的氧化性，即使高溫條件下也能穩(wěn)定使用吻育。

④耐高溫性

即使700攝氏度以上的高溫霧氣環(huán)境下念秧，硬度與韌性變化也很小。

⑤重量輕

由于主要成分是TiCN布疼，比重只有5.8摊趾，是超硬合金的三分之一。

⑥熱傳導(dǎo)率

由于其低熱傳導(dǎo)率游两，在熱間加工時可抑制被加工材的冷卻砾层。

⑦可加工復(fù)雜形狀的產(chǎn)品。

加工性能出眾贱案，即使是復(fù)雜形狀的陶瓷材料產(chǎn)品也可加工梢为。

3、金屬陶瓷適用的工具案例

①不銹鋼·鋁合金

②精密熱間鍛造工具

③粉末成型工具

④在高溫環(huán)境中使用的工具

等等領(lǐng)域都在推廣使用轰坊。

金屬陶瓷的機械性特征

金屬陶瓷  CT510與耐磨性一般的超硬合金VM30（CIS）的機械特性比較如表所示铸董。CT510的硬度，抵抗力肴沫，破壞韌性值粟害，壓縮強度與超硬合金相似，但比重只有后者的三分之一明因，熱傳導(dǎo)率只有十分之一脏貌。由于熱膨脹系數(shù)為后者的1.5倍，彈性率只有70%扭皿，所以由于溫度變化而引起的變形量為原來的1.5倍站绑，承受重物的變形量為1.4倍焦莉，因此在使用時要注意。

金屬陶瓷的各種特征

金屬陶瓷的摩擦系數(shù)季佣，耐高溫性份帮，抗氧化性，高溫硬度溪茶，低熱傳導(dǎo)率等各種特點如下所示手财。

1、耐磨系數(shù)

圖2中SKD11的各種耐磨系數(shù)徊极，CT510及其他的工具材料經(jīng)過測試（無潤滑劑）之后結(jié)果如圖所示徐扯。CT510的摩擦系數(shù)與硬質(zhì)合金比較大約是二分之一，比其他材料低許多狡秋。因此在抑制發(fā)熱的同時可能也降低了加工阻力苫馏。

2、耐高溫性

為了驗證耐高溫性胜嗓，SUS304不銹鋼的測試結(jié)果如圖3所示凿宾。CT510與以往的超硬合金，以及經(jīng)過化學(xué)涂層之后的超硬合金模具比較兼蕊，界限上升了20%，能有效避免發(fā)熱件蚕。

如今我司為了進一步提高其耐熱性孙技，以在表面形成潤滑劑和降低接觸面積為目的，開發(fā)了在模具表面增添凹凸處的表面性能排作。

除此之外牵啦，在豐橋技術(shù)大學(xué)實施的CT510，硬質(zhì)合金妄痪，SKD11凹模用鐵粉壓制時的重量測定結(jié)果如圖4所示哈雏。凹模在涂上潤滑劑的情況下，沖壓重量比較小衫生，在沒有潤滑劑的情況下沖壓重量比較大裳瘪。CT510凹模的重量比SKD11的凹模重量低了約50%，與以往的超硬合金相比也輕了不少诵执。另外在不適用潤滑劑的情況下熟央，比起其他材料的凹模壓粉體表面會發(fā)熱的情況來說，CT500凹模在壓粉體表面基本不起熱唾囚，并且壓粉體的密度也提高了冗宠。

3、抗氧化性

圖5所示的是CT510與各種硬質(zhì)合金君哮，在大氣中承受高溫時抄蔬，由于氧化而產(chǎn)生的重量增加的比較測試結(jié)果。比起超硬合金在600度時急劇氧化的情況，CT510在900攝氏度時都幾乎不氧化音共。

4厅瘩、高溫硬度

圖6所示的是在惰性氣體的包圍下，SKD61和CT510的高溫硬度測定瓤梦。CT510在超過600攝氏度的情況下并沒出現(xiàn)硬度急劇降低的情況选畴。

5、低熱傳導(dǎo)率

圖7是在大阪大學(xué)進行的利用CT510與超硬合金模具對SCR420進行熱間鍛造的實驗結(jié)果辙使。

CT510的熱傳導(dǎo)率約是硬質(zhì)合金的十分之一作瞄，鍛造時基本不獲取被加工物的熱量，可進行高溫加工（在變形較小的狀態(tài)下）危纫，從圖中橫軸表示加工速度領(lǐng)域的數(shù)據(jù)中可看出壓縮力很小宗挥。因此，可下調(diào)被加工物的設(shè)定溫度以及使用小型沖壓機進行加工种蝶。

金屬陶瓷今后的展望

本文介紹的CT510契耿，在CIS的分類記號為VM-30（相當于本社超硬合金D2），如今本公司打算拓展領(lǐng)域螃征，與VM-50相當?shù)腃T520也開發(fā)成功了搪桂。這些產(chǎn)品的硬度，韌性都會歸入金屬陶瓷產(chǎn)品的各個系列中盯滚，今后將根據(jù)以下產(chǎn)品進行開發(fā)踢械。

①鋰電池，燃料電池的加工工具

②燃料電池金屬分離器的成型工具

③鋁合金的冷間·熱間鍛造

④冷鍛·熱鍛加工工具

⑤各種溫鍛·熱鍛加工工具

本文中介紹了TiCN系復(fù)合金屬陶瓷（CT500系列）魄藕，今后不僅要改善傳統(tǒng)的超硬合金涂層工具中存在的問題内列，也要想方設(shè)法提到鎢，鈷材料背率，為了降低對稀有金屬的消耗量话瞧，穩(wěn)定提供硬質(zhì)工具材料而不懈努力。

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