本發(fā)明屬于硬質(zhì)合金領(lǐng)域，具體涉及一種五元固溶體及其制備方法。
背景技術(shù)：
：一般來講，高性能的金屬陶瓷基體材料由ticn、固溶體和粘接相（co、ni）三部分組成。近年來隨著機(jī)械加工的飛速發(fā)展，涌現(xiàn)出大量的難加工材料，人們都在尋找新型的金屬陶瓷刀具材料，以滿足日益苛刻的加工要求。為了改善金屬陶瓷的物理力學(xué)性能，常加入一些wc、tac和ta含量較高的（w，ti，ta）c固溶體復(fù)式碳化物，以改善金屬陶瓷的切削性能，但是由于ta屬于稀有金屬，價(jià)格昂貴，影響了刀具材料的推廣應(yīng)用，因此開發(fā)無ta金屬陶瓷部分替代含tac金屬陶瓷是人們關(guān)注的重點(diǎn)方向，這一項(xiàng)研究對金屬陶瓷刀具材料在難加工材料領(lǐng)域的應(yīng)用起到了積極的指導(dǎo)意義。通常情況下人們都是用價(jià)格相對低廉的nbc來替代昂貴的tac，但是nbc的加入方式?jīng)Q定了材料性能的好壞。研究發(fā)現(xiàn)若以（ti，w，ta，nb）c形式加入最多只能用30%nbc來取代tac，nbc含量過高會(huì)使材料的性能下降。本發(fā)明根據(jù)多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)出一種全新的無ta金屬陶瓷固溶體，滿足客戶性價(jià)比高的要求。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于，提供一種五元固溶體及其制備方法，提高材料的性價(jià)比，通過本發(fā)明的方法不僅可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)成分需要來設(shè)計(jì)固溶體的成分，同時(shí)所制得的固溶體具有很高的固溶度和純度。本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種五元固溶體，所述五元固溶體的化學(xué)式為（w0.05-0.15nb0.15-0.25ti0.65-0.75）（c0.45-0.65n0.30-0.55）。進(jìn)一步地，所述五元固溶體的化學(xué)式為（w0.08-0.12nb0.18-0.22ti0.68-0.72）（c0.48-0.53n0.47-0.53）。優(yōu)選地，所述五元固溶體的化學(xué)式為（w0.1nb0.2ti0.7）（c0.63n0.37）。本發(fā)明中，上述的五元固溶體的制備方法，包括如下步驟：（1）以tio2、wc、nbc、和炭黑粉末為原料，按五元固溶體的組成計(jì)算出上述各種原料的所需質(zhì)量，并分別稱取上述各種原料，混合獲得原料混合物；（2）將步驟（1）中獲得的原料混合物裝入混料器中，混合22~26h后卸出，然后將混合均勻的混合料制成0.5~1.0mm的粒料，再用壓機(jī)壓制成團(tuán)塊；（3）將步驟（2）中獲得的團(tuán)塊放入石墨舟皿內(nèi)，在n2氣氛、1700~1900℃下還原，反應(yīng)獲得五元固溶體粉末。優(yōu)選地，步驟（1）中原料tio2、wc、nbc和炭黑粉末的質(zhì)量配比為54:12:12:23。優(yōu)選地，步驟（2）中的混料器為v型混料器。優(yōu)選地，步驟（2）中混合時(shí)間為24h。優(yōu)選地，步驟（2）中還原溫度為1750℃。優(yōu)選地，步驟（3）中獲得的五元固溶體粉末的平均粒徑為1.5~2.0μm。本發(fā)明中以tio2作為ti源，以wc作為w源，以nbc作為nb源，以n2為氮源，再配以一定量的炭黑還原tio2，在通n2條件下碳化還原制備出（w，nb，ti）（c，n）五元固溶體粉末。通過本方法制備所得的固溶體粉末具有很高的固溶度，通過xrd分析為單相結(jié)構(gòu)，同時(shí)產(chǎn)品的純度高，氧含量低，成分可控。本發(fā)明的五元固溶體性能優(yōu)異，制備成本低廉，通過使用價(jià)格低廉而性能較好的nbc代替tac來降低五元固溶體的制備成本；該五元固溶體的固溶度高且產(chǎn)品純度高，用于金屬陶瓷刀具，可以大大提高金屬陶瓷刀具的切削性能。附圖說明圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中固溶體粉末的xrd圖譜。具體實(shí)施方式以下將結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。實(shí)施例1采用粒度為1.0μm的tio2，粒度均為2.0μm的wc、nbc作為原料，并添加炭黑粉末作為還原劑，其質(zhì)量配比tio2:wc:nbc:c=55:12:13:20。首先，按配比稱取各原料粉末，然后將稱量好的粉末裝入v型混料器中混合24h后卸出，再用圓筒制粒機(jī)將混合均勻的混合料制成0.5~1.0mm左右的粒料；再用壓機(jī)將上述粒料壓制成為直徑為60mm、高度為50mm的料坯，將料坯放入石墨舟皿內(nèi)，并放置于碳管爐中，在n2氣氛、1750℃下還原得到五元固溶體粉末。最終獲得的五元固溶體的化學(xué)式為（w0.1nb0.2ti0.7）（c0.63n0.37），所制得的五元固溶體粉末的平均粒徑為1.75μm，該五元固溶體的化學(xué)組成如表1所示。表1五元固溶體的化學(xué)組成元素wti%nbnctcfo測試值（wt.%）16.751.015.76.69.620.040.22由上表可以看出所制得粉末成分基本與設(shè)計(jì)值相符，氧含量很低（≤0.22%），粉末具有較高的純度（＞99.7%)；其中，ct是固溶體的總碳含量，cf是固溶體中沒有固溶好的游離碳含量，cf和o都屬于雜項(xiàng)，含量越小越好。將圖1中固溶體粉末的xrd圖譜與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)pdf卡片對比可知，所得固溶體粉末為單相物質(zhì)，且結(jié)晶度高。當(dāng)前第1頁12