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用真空烧结法制备了Ti(C, N)基金属陶瓷基体材料,并对材料分别进行双辉等离子渗碳和等离子氮化处理,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、电子探针(EPMA)、透射电镜(TEM)等实验手段系统地研究了Ti(C, N)基金属陶瓷基体材料、梯度结构Ti(C, N)基金属陶瓷的制备工艺、组织结构和性能之间的关系。首先综述了Ti(C, N)基金属陶瓷、梯度结构金属陶瓷与硬质合金以及双辉等离子渗金属技术的发展概况和研究进展,总结了Ti(C, N)基金属陶瓷及梯度结构金属陶瓷的制备技术、成分对其组织和性能的影响,归纳了梯度结构金属陶瓷及硬质合金制备过程中相变和组织变化等方面的研究成果,在此基础上指出本文的研究目的和意义。研究了烧结后冷却方式对金属陶瓷的显微组织、性能的影响。结果表明,开始缓冷的温度起始点越低,金属陶瓷硬质相平均晶粒度越小,粘结相体积分数越高。从烧结温度快冷至1360℃再开始缓慢冷却,金属陶瓷综合力学性能较好。研究了双辉等离子渗碳主要工艺参数对Ti(C, N)基金属陶瓷显微组织结构和性能的影响。结果表明,双辉等离子渗碳后金属陶瓷表面富Ti、Mo、W、C、N元素,贫Ni。渗碳过程中表层高的碳活度驱使内部的Ti、Mo、W元素向外迁移,从而迫使Ni向内迁移。渗碳后,材料表层富硬质相,近表层富粘结相。渗碳处理使试样表层硬度提高,表层材料摩擦系数降低,而对抗弯强度影响不大。相同时间下,1200℃渗碳获得的贫粘结相厚度比1100℃下更厚。贫粘结相层生长受金属元素迁移控制,但其生长速率不遵循抛物线法则。研究了等离子氮化处理对金属陶瓷显微组织结构以及摩擦磨损特性的影响。结果表明,在1050℃下等离子氮化处理4h,金属陶瓷表面形成了约1-2μm的硬化层,该硬化层主要含有TiN、Ti(C, N)、Mo2C和少量粘结相。氮化处理使金属陶瓷表层的摩擦系数降低。