表 1-2 TiN、TiC、WC 和 Ti(C,N)的性能对比 

熔点/K

硬度/(HV) 密度

/(gcm-2) 弹性模量

/Gpa 线胀系数

/(10-6K-1) 热导率

[W(mK)-1] 电阻率

/(Ω·m)

TiN 3220 2450 5。40 251 9。4 29 25

TiC 3430 3200 4。93 316 8。0-8。6 20 52

WC 2870 2080 15。72 713 3。8-3。9 29 17

Ti(C,N) — 1400-1800 6-8 450 9。0×10-5 10 —

Ti(C,N)基金属陶瓷的基础元素是 TiN 和 TiC，他们都属于面心立方结构，并且可以 按照 Hume-Rothery 法则形成 Ti(Cl-x,Nx)(0<X <1)连续固溶体[11]。通过表 1-2 的对比可以 得出，TiC 的硬度比 TiN 的要高，热导率和电导率相对较小。因此，Ti(Cl-x,Nx)基金属陶 瓷随着碳含量的增高，硬度会提高，热导率和电导率会相应地减小[12]。论文网

本课题中使用的 Ti(C,N)-Al2O3 陶瓷基复合材料主要是由 Ti(C,N)陶瓷和少量的 Al2O3 陶瓷硬质相以及钼(Mo)、镍(Ni)、铬(Co)、Mo2C 等粘结相组成[13]。Ti(C,N)-Al2O3 具有很好的高温强度、化学稳定性、耐磨性和抗氧化性，是一种优良的高温陶瓷材料和

刀具材料。但是由于他本身的脆性很大，焊接过程中，在临近的界面区域容易引发高梯 度的应力影响区，对焊接接头造成应力损伤。

1。2。3 Ti(C,N)陶瓷的发展及应用

Ti(C,N)基金属陶瓷是在 1931 年问世[14], 上市于 1971 年[15]。但直到 1968~1970 年 间，奥地利维也纳大学的 Kieffer 等人才对其开展了系统性的研究。Ti(C,N)基陶瓷复合 材料的发展大概可划分为三个阶段：第二次世界大战期间，德国发现可以用 Ni 粘结 TiC 基金属陶瓷，制成了 TiC-Ni 基金属陶瓷。正是因为这个发现，Ti(C,N)基金属陶瓷才开 始被重视，并逐渐对它进行了研究。这种陶瓷具有优良的高温性能，适合用于切削加工。

但是由于在烧结的时候 TiC 会聚集长大，而且粘结相 Ni 在硬纸相 TiC 表面的润湿性不 太好，导致 TiC-Ni 基金属陶瓷太脆，韧性不够好，一定程度上限制了它的应用；第二 阶段是上世纪 60 年代，美国福特汽车公司的 Humenik 等人发现，把 Mo 添加到用 Ni 作为粘结相的 TiC 基金属陶瓷中后[16]，粘结相 Ni 在硬纸相 TiC 表面润湿性得到了明显 的改善，其润湿角从 70°减小到 0°，材料的韧性也得到了显著的提高，这一发现也是 Ti(C,N)基金属陶瓷研发史上一个重大的突破；第三个阶段是开始在合金中引入氮化物， 不仅控制了环相形的厚度，也逐渐细化了硬质相晶粒，将单一硬质相改为复合硬质相， 并且添加 Ni、Co 等元素改善粘结相，使得强度被大大的被提高。