真空碳热还原直接制备铁/碳化钛复合粉体和陶瓷

传统生产碳化钛系钢结硬质合金的方法是将金属钢粉和TiC粉机械混合后压块烧结成型。该方法原料成本高,且TiC粉表面极易氧化,使得后续的粉末冶金过程中TiC表面与Fe的接触变差,不能紧密黏结在一起,严重影响最终产物的材料性能和纯度。实验采用TiO2粉、石墨粉和还原铁粉作为原料,通过真空碳热还原直接制备出Fe-TiC复合粉体,作为生产TiC系钢结硬质合金的原料。该方法成功避免了TiC粉表面氧化的问题,且原料成本低,产品纯度高,制得的陶瓷性能优良。研究发现,随着原料中碳配比的增加,最终得到的陶瓷产物硬度逐渐降低,而其弯曲强度先升高后降低。同时发现使用Ti粉作为烧结添加剂有助于增强产品的硬度及弯曲强度。最终产品的硬度为1 191.7 HV(11.7GPa),弯曲强度为1 776 MPa;其制备工艺为:原料配比TiO2∶C∶Fe=20∶8.6∶15,温度1 400℃,烧结时长6h,并加入质量分数为1%的Ti粉作为添加剂。