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硬质材料是我国实现制造业强国战略目标的关键基础材料之一。与目前应用最广泛的WC–Co硬质合金相比,Ti(C,N)–Ni基金属陶瓷具有耐磨、耐蚀、成本低等优势,若能使其兼具优异力学性能和室温无磁性,则适合制作无磁工模具、无磁耐磨零部件等。为此,本文系统研究了TiC–xTiN–15Mo2C–yNi、TiC–xTiN–15WC–yNi、TiC–xTi N–15Mo–yNi、TiC–xTiN–15W–yNi(wt.%,0≤≤15,y=20、40)金属陶瓷显微组织、磁学性能与力学性能随TiN含量变化的规律,且揭示了磁性转变、强化和硬化机理,主要结论如下:1、无论TiN含量高低,含Mo2C金属陶瓷、含WC金属陶瓷、含Mo金属陶瓷、含W金属陶瓷均由Ti基碳(氮)化物陶瓷颗粒和Ni基粘结相组成,且除一些小陶瓷颗粒具有白芯/灰环结构外,其它陶瓷颗粒具有典型的黑芯/白色内环/灰色外环结构。但随着TiN含量增加,粘结相中Ti、Mo(或W)总固溶量增加,且陶瓷颗粒变细。当TiN含量为15 wt.%时,含Mo金属陶瓷、含W金属陶瓷的显微组织很不均匀。与含WC金属陶瓷、含W金属陶瓷相比,含Mo2C金属陶瓷、含Mo金属陶瓷中的陶瓷颗粒更细、白色内环较薄,且具有白芯的陶瓷颗粒数量少。当TiN含量、Ni含量均相同时,粘结相中Ti、Mo(或W)总固溶量按以下顺序下降:含Mo金属陶瓷、含Mo2C金属陶瓷、含W金属陶瓷、含WC金属陶瓷。2、含Mo2C金属陶瓷、含WC金属陶瓷、含Mo金属陶瓷、含W金属陶瓷的室温磁性均随着TiN含量增加而变弱,这是由于Ni基粘结相中非铁磁性元素Ti、Mo(或W)总固溶量随着TiN含量增加而增加,而固溶的Ti、Mo(或W)原子的部分价电子转移到Ni原子3d能带中电子自旋向下的子带中,削弱了Ni原子中电子磁交换作用。当TiN含量、Ni含量均相同时,金属陶瓷的室温磁性按以下顺序变强:含Mo金属陶瓷、含Mo2C金属陶瓷、含W金属陶瓷、含WC金属陶瓷。无论TiN含量高低,含Mo金属陶瓷、含Mo2C金属陶瓷室温无磁性,且居里温度最低可降至–260℃以下,但含W金属陶瓷、含WC金属陶瓷只有当TiN含量高时,才可以实现室温无磁性。金属陶瓷室温能转变为无磁性,是由于粘结相中Ti和Mo(或W)总固溶量超过了粘结相室温转变为无磁性所需的临界值。3、含Mo2C金属陶瓷(Ni含量为40 wt.%时除外)、含WC金属陶瓷、含Mo金属陶瓷、含W金属陶瓷的横向断裂强度随着TiN含量增加先升高后下降,合适的TiN含量有利于提高横向断裂强度主要是由于陶瓷颗粒细化增强、粘结相固溶强化。含Mo2C金属陶瓷(Ni含量为40 wt.%时除外)、含WC金属陶瓷的硬度随着TiN含量增加变化幅度较小,这主要源于陶瓷颗粒细化硬化、粘结相固溶硬化与陶瓷颗粒硬度下降的综合作用;含Mo金属陶瓷、含W金属陶瓷的硬度随着TiN含量增加先无明显变化,后快速下降,这源于陶瓷颗粒细化硬化、粘结相固溶硬化与陶瓷颗粒硬度下降、组织均匀性变差导致硬度下降的综合作用。对于Ni含量为40 wt.%的含Mo2C金属陶瓷,横向断裂强度和硬度均随着TiN含量增加而提高,这主要是由于陶瓷颗粒细化强化和硬化、粘结相固溶强化和硬化的效果随着TiN含量增加而变强。4、整体而言,TiN与Mo2C协同作用对Ti(C,N)–Ni基金属陶瓷室温无磁化和强化具有优异的效果。例如,无磁TiC–6TiN–15Mo2C–20Ni和TiC–15TiN–15Mo2C–40Ni(wt.%)金属陶瓷的横向断裂强度、硬度分别达2205 MPa和91.0 HRA、2735 MPa和85.8 HRA。