金属陶瓷

金

属

陶

瓷

材

料

2014级材料一班

王倩文

1430140512

目录

一、金属陶瓷的定义 (3)

二、金属陶瓷的特点 (4)

1.金属对陶瓷相的润湿性好。 (4)

2.金属相与陶瓷相应无剧烈的化学反应 (4)

3.金属相与陶瓷相的膨胀系数相差不会过大 (4)

三、金属陶瓷的行业现状 (5)

1.中国硬质合金工业产业分布、生产企业和研发机构 (5)

2.碳化钛基金属陶瓷 (5)

2.1 切削加工领域的应用 (6)

2.2 航天航空工业方面的应用 (6)

2.3 其他方面的应用 (7)

3.碳氮化钛基金属陶瓷 (8)

3.1 Ti(C,N)基金属陶瓷组分和成分设 (8)

3.2 晶粒细化 (9)

3.3 Ti(C,N)基金属陶瓷的应用 (9)

4.三元硼化物金属陶瓷 (10)

四、金属陶瓷的发展趋势 (11)

1.新材料的研究与开发。 (11)

2.超细晶粒和纳米级金属陶瓷。 (12)

3.梯度金属陶瓷的应用开发。 (12)

4.金属陶瓷回收再利用问题。 (12)

5.基础研究的发展。 (13)

材料是人类文明的里程碑，是人类赖以生存和得以发展的重要物质基础。正是材料的使用、发现和发明，才使人类在与自然界的斗争中，走出混沌蒙昧的时代，发展到科学技术高度发达的今天。当今世界，能源、信息、材料已成为人类现代文明进步的标志，继金属、有机高分子材料以后，金属陶瓷材料正以其卓越的性能、繁多的品种和广泛的用途进入各行各业，其发展之快，作用之大，令世人瞩目。金属陶瓷材料具有比强度高、比模量高、耐磨损、耐高温等优良性能，在众多场合已被作为新材料的代名词，成为现代高新技术、新兴产业和传统工业技术改造的物质基础，也是发展现代国防所不可缺少的重要部分，引起了世界各国尤其是发达国家的高度重视，纷纷投入巨资进行研究开发，把金属陶瓷材料作为本国高技术发展的一个重要领域。

一、金属陶瓷的定义

金属陶瓷是由陶瓷硬质相与金属或合金粘结相组成的结构材料。从金属陶瓷英文单词Cermets来，是由Ceramic（陶瓷）和Metal（金属）结合构成的。金属陶瓷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。由于“金属陶瓷”和“硬质合金”两个学科术语没有明确的分界，所以具体材料也很难划分界线，从材料的组元看，“硬质合金”应该

归入“金属陶瓷”，IE. Campbell就将“硬质合金”归入到“金属陶瓷”

二、金属陶瓷的特点

1.金属对陶瓷相的润湿性好。

金属与陶瓷颗粒间的润湿能力是衡量金属陶瓷组织结构与性能优劣的主要条件之一。润湿能力愈强，则金属形成连续相的可能性愈大，金属陶瓷的性能愈好。

2.金属相与陶瓷相应无剧烈的化学反应。

金属陶瓷制备时如果界面反应剧烈，形成化合物，就无法利用金属相改善陶瓷抵抗机械冲击和热震的性能。

3.金属相与陶瓷相的膨胀系数相差不会过大。

金属陶瓷中的金属相和陶瓷相的膨胀系数相差较大时，会造成较大的内应力，降低金属陶瓷的热稳定性。

三、金属陶瓷的行业现状

金属陶瓷是一类非常重要的工具材料和结构材料，其用途极其广泛，几乎涉及到国民经济的各个部门和现代技术的各个领域，对工业的发展和生产率的提高起着重要的推动作用，对金属陶瓷的研究已成为材料领域一个非常重要的研究分支。传统所说的WC-Co硬质合金，其实就是由陶瓷硬质相WC与金属Co相结合而成的，业内习惯将其称为硬质合金，而将TiC或Ti(C,N)基合金称为金属陶瓷。

1.中国硬质合金工业产业分布、生产企业和研发机构

中国硬质合金工业起步较晚，新中国成立前没有硬质合金生产。经过60年从无到有、从小到大、不断发展，取得了很大进步，形成了生产、研发、贸易完整的工业体系，成为世界硬质合金第一生产大国。中国硬质合金工业主要集中在湖南、四川，两省产量占全国总产量的54%，其次浙江、江西、福建、江苏和山东，产量为7%~10%。中国硬质合金企业众多，规模偏小，产业集中度不高，企业总数300多家，年产量超过2000吨的企业只有株硬和自硬两家公司，年产量超过100吨的企业不足50家。

2.碳化钛基金属陶瓷

碳化钛（TiC）具有高熔点、高硬度和高弹性模量，良好的抗热震性和化学稳定性，高温抗氧化性能仅低于碳化硅，碳化钛是硬质合

金的重要原料，因此在结构材料中作为硬质相而被广泛用作制作耐磨材料、切削刀具材料、机械零件等，还可制作熔炼锡、铅、镉、锌等金属的坩埚，透明碳化钛陶瓷是优良的光学材料。碳化钛优良的耐热冲击性能，使它适合于在中性或还原性气氛中用作特殊的耐火材料。碳化钛基金属陶瓷，是一种由金属或合金同碳化钛陶瓷相所组成的非均质的复合材料，它既保持有陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性，又有较好的金属韧性，正是由于这些优良的物理化学性能使得碳化钛基金属陶瓷备受关注

2.1 切削加工领域的应用

金属陶瓷刀具都具有高的硬度、红硬性和耐磨性、在高速切削和干切削时表现出优异的切削性能。新型碳化钛基金属陶瓷是近年来发展较快的一种刀具材料，其综合机械性能高，在相同的切削条件下，碳化钛基金属陶瓷刀具的耐磨性远远高于普通硬质合金。

2.2 航天航空工业方面的应用

从20世纪50年代开始，人们就开始了TiC-Ni系金属陶瓷在喷气发动机的叶片用高温材料的研究，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，在烧结时由于镍不能完全润湿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使用的目的。TiC本身具有高硬度、高熔点、低比重、好的热稳定性，而金属铜具有优异的导电、导热性能和良好的塑性，有TiC 和金属铜组成的TiC/Cu复合材料综合了两者的有异性，具有作为导电、导热材料、耐磨材料及火箭喉衬用材料的应用价值。铁-镍作