金屬陶瓷材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，其中各原料的重量百分比為Mo粉45～50％、硼鐵FeB粉28～32％、Fe粉7～12％、Cr粉0～3％、Ni粉1～3％、C粉0.5～1％、CeO粉或La2O3粉0.2～0.6％、WC粉8～12％、NbC粉0.5～5％、VC粉0～5％、TiC粉0.5～5％。本發(fā)明材料具有原料成本低、燒結(jié)溫度低、組織細(xì)小、硬度高達(dá)HRA88～HRA93，抗切入式磨損性能與WC-Co系硬質(zhì)合金相媲美，制備成本與使用成本大幅度降低等特點(diǎn)。
【專利說明】—種多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料及其制備方法，屬于金屬材料工程【技術(shù)領(lǐng)域】的高耐磨材料，特別適用于制磚模具和陶瓷模具。

【背景技術(shù)】
[0002]胃(:-(:0系硬質(zhì)合金是以851七％?951七％的碳化鎢1(:為硬質(zhì)相，約15Wt%?5Wt%Co為燒結(jié)粘結(jié)相，通常經(jīng)1390°C?1450°C真空燒結(jié)而成，常溫下密度在14?15g/cm3，硬度在85HRA?93HRA。當(dāng)前以河沙為原料的高級(jí)制磚模具襯板的表面鑲片主要采用WC-Co系硬質(zhì)合金，通常使用壽命可達(dá)I百萬次以上。但由于WC-Co系硬質(zhì)合金含有Co等貴金屬及大量的WC，燒結(jié)溫度高，制品密度高，單位質(zhì)量材料的使用率低，故生產(chǎn)成本和應(yīng)用成本極高。而現(xiàn)有的Mo2FeB2三元硼化物基金屬陶瓷，主要以一定含量的鑰Mo粉、硼鐵FeB粉、鐵Fe粉為原料，經(jīng)濕法球磨、加入成型劑并混合、干燥、室溫壓制成型后，通過1180°C?1300°C真空高溫反應(yīng)硼化燒結(jié)而成，其中Mo2FeB2為硬質(zhì)相，F(xiàn)e基為粘接相。雖然其硬度可達(dá)HRA81?HRA88，但用做制磚模具襯板的表面鑲片，在以河沙為原料和1000噸以上液壓制磚機(jī)中壓制磚塊，其耐磨性尚不及WC-Co系硬質(zhì)合金材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料及其制備方法，原料成本低、硬度高、抗切入式磨損性能優(yōu)異。
[0004]本發(fā)明為解決上述提出的問題所采用的技術(shù)方案為:
[0005]一種多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，它是由Mo粉、硼鐵FeB粉、Fe粉、Cr粉、Ni粉、C粉、CeO粉或La2O3粉、WC粉、NbC粉、VC粉和TiC粉的混合料燒結(jié)得到的，各原料的重量百分比為Mo粉45?50%、硼鐵FeB粉28?32%、Fe粉7?12%、Cr粉O?3%、Ni 粉 I ?3%、C 粉 0.5 ?1%、CeO 粉或 La2O3 粉 0.2 ?0.6%、WC 粉 8 ?12%、NbC粉 0.5 ?5%、VC 粉 O ?5%、TiC 粉 0.5 ?5%。
[0006]上述多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟:
[0007]I)將上述配比，稱取各原料Mo粉、硼鐵FeB粉、Fe粉、Cr粉、Ni粉、C粉、CeO粉或La2O3粉、WC粉、NbC粉、VC粉、TiC粉，將各原料經(jīng)球磨機(jī)濕磨并干燥得到混合粉料；
[0008]2)將所述混合粉料和成型劑混合均勻，經(jīng)烘干、過篩、室溫壓制成型，然后進(jìn)行真空燒結(jié)或壓力燒結(jié)，控制升溫速率為6°C ±4°C，燒結(jié)溫度為1160?1300°C，保溫時(shí)間為20?120分鐘，燒結(jié)完成后隨爐冷卻至100°C以下出爐空冷至室溫，得到多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料。
[0009]按上述方案，所述步驟I)中球磨機(jī)濕磨并干燥的具體方法為:按磨球和所述原料總重量的比例為(4?5):1將兩者混合，并按所述原料總重量的40?80%加入無水乙醇進(jìn)行球磨5?80小時(shí)，經(jīng)抽真空脫去無水乙醇，然后室溫晾干或30?80°C烘干。
[0010]按上述方案，所述步驟2)中混合粉料和成型劑的比例按照每千克混合粉料加入50?10ml成型劑。
[0011]按上述方案，所述步驟2)中混合的方法為球磨I?5小時(shí)。
[0012]按上述方案，所述步驟2)中烘干的溫度為50?80°C，過篩的粒度要求為80?200目。
[0013]按上述方案，所述步驟2)中真空燒結(jié)的真空度為1.0Pa?1.0X10_3Pa。
[0014]按上述方案，所述步驟2)中壓力燒結(jié)的壓力為I?5MPa，方法為向真空爐內(nèi)通入氬氣或惰性氣體。
[0015]按上述方案，所述的Mo粉純度不小于99.6 %，硼鐵FeB粉含B質(zhì)量百分比16 %?21%, Fe粉為還原鐵粉或電解鐵粉，純度不小于98.5 %，Cr粉和Ni粉的純度不小于99.5%, C粉、CeO粉和La2O3粉純度不小于99.9% ;所述Mo粉、硼鐵FeB粉、Fe粉、Cr粉、Ni粉、C粉、CeO粉和La2O3粉的粒度均為200目?400目。
[0016]按上述方案，所述的多組元硬質(zhì)相為WC粉、NbC粉、VC粉和TiC粉，其純度不小于99.5%、粒度為200目?400目。
[0017]按上述方案，所述成型劑為SD系列，選自SD-A、SD-B, SD-C, SD-E, SD-D, SD-F,SD-2X中的一種或幾種按任意比例的混合物。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0019]1、本發(fā)明充分利用了 WC (碳化鎢)、NbC (碳化鈮)、VC (碳化釩)、TiC (碳化鈦)具有極高的熔點(diǎn)、極高的硬度、極高的熱穩(wěn)定性，以及NbC、VC、TiC的密度都比鋼低的性能，使其各自在參與高溫反應(yīng)硼化燒結(jié)生成Mo2FeB2硬質(zhì)相和Fe基粘接相的三元硼化物基金屬陶瓷過程中，發(fā)揮抑制晶粒長大、細(xì)化材料組織和多組元硬質(zhì)相的彌散強(qiáng)化等交互作用，達(dá)到顯著增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷硬度和耐磨性以及增強(qiáng)材料的熱穩(wěn)定性并降低材料密度等效果O
[0020]2、本發(fā)明所制備的多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，硬度高達(dá)HRA88?HRA93,作為抗切入式磨損的優(yōu)異耐磨材料與WC-Co系硬質(zhì)合金相媲美。由于多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷不含Co等貴金屬，只含少量碳化鎢WC，與WC-Co系硬質(zhì)合金相比，具有原料成本降低了 35%以上，燒結(jié)溫度大幅度降低，燒結(jié)制品形變量減小，能耗降低，材料密度減小了 40%左右，提高單位質(zhì)量材料的使用率，大幅度降低生產(chǎn)成本和使用成本等優(yōu)點(diǎn)。
[0021]本發(fā)明所制備的多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，替代制磚模具襯板表面鑲片或瓷磚模具鑲條的WC-Co系硬質(zhì)合金材料，大幅降低模具生產(chǎn)成本。本發(fā)明在制磚模具、瓷磚模具、冷作模具、拉絲模具、礦山工程工具、石油開採工具以及耐高溫材料、耐腐蝕材料等具有廣泛的應(yīng)用前景。

【具體實(shí)施方式】
[0022]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0023]下述實(shí)施例中，所述的Mo粉純度不小于99.6 %，硼鐵FeB粉含B質(zhì)量百分比16%?21 %，F(xiàn)e粉為還原鐵粉或電解鐵粉，純度不小于98.5%，Cr粉和Ni粉的純度不小于99.5%, C粉、CeO粉和La2O3粉純度不小于99.9% ;所述Mo粉、硼鐵FeB粉、Fe粉、Cr粉、Ni粉、C粉、CeO粉和La2O3粉的粒度均為200目?400目；所述的多組元硬質(zhì)相為WC粉、NbC粉、VC粉和TiC粉，其純度不小于99.5%、粒度為200目?400目。
[0024]實(shí)施例1
[0025]一種多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，它是由Mo粉、硼鐵FeB粉、Fe粉、Cr粉、Ni粉、C粉、CeO粉或La2O3粉、WC粉、NbC粉、VC粉和TiC粉混合后真空燒結(jié)所得。各原料的重量百分比為Mo粉45%、硼鐵FeB粉28%、Fe粉7%、Cr粉2%、Ni粉2%、C粉0.5%、Ce0 粉 0.5%,WCijv 12%、NbC 粉 1.5%和 TiC 粉 1.5%0 其中，硼鐵 FeB 粉含 B 質(zhì)量百分比17%。
[0026]上述多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟:
[0027]I)將上述配比，稱取各原料Mo粉、硼鐵FeB粉、Fe粉、Cr粉、Ni粉、C粉、CeO粉、WC粉、NbC粉、TiC粉，將各原料按照磨球和原料總重量的比為4:1放入球磨罐內(nèi)，并按原料總重量的40wt %加入無水乙醇進(jìn)行球磨15小時(shí)，經(jīng)抽真空脫去無水乙醇并60 V烘干，得到混合粉料；
[0028]2)將所述混合粉料按每千克加入70ml成型劑SD-A后，再球磨2小時(shí)，經(jīng)70°C烘干、過100目篩、室溫壓制成型，然后置入真空爐內(nèi)燒結(jié)，控制升溫速率為6°C ±4°C，真空度為1.0Pa?1.0X10_2Pa，燒結(jié)溫度為1160°C，保溫時(shí)間為120分鐘；燒結(jié)完成后隨爐冷卻至100°C以下出爐空冷至室溫，即制得到多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，其硬度為 88HRA ?90HRA、密度為 8.76g/cm3、抗彎強(qiáng)度為 1552MPa ?1578MPa。
[0029]實(shí)施例2
[0030]一種多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，各原料的重量百分比為Mo粉47%、硼鐵 FeB 粉 28%、Fe 粉 12%、Ni 粉 I %、C 粉 I %、CeO 粉 0.2%、WC 粉 8%、NbC 粉 0.8%和TiC粉2%。其中，硼鐵FeB粉含B質(zhì)量百分比18%。
[0031]上述多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟:
[0032]I)將上述配比，稱取各原料Mo粉、硼鐵FeB粉、Fe粉、Cr粉、Ni粉、C粉、CeO粉、WC粉、NbC粉、TiC粉，將各原料按照磨球和原料總重量的比為5:1放入球磨罐內(nèi)，并按原料總重量的70wt%W入無水乙醇進(jìn)行球磨18小時(shí)，經(jīng)抽真空脫去無水乙醇并60°C烘干，得到混合粉料；
[0033]2)將所述混合粉料按每千克加入80ml成型劑SD-A后，再球磨2小時(shí)，經(jīng)80°C烘干、過150目篩、室溫壓制成型，然后置入真空爐內(nèi)燒結(jié)，控制升溫速率為6°C ±4°C，真空度為1.0Pa?1.0X10_3Pa，燒結(jié)溫度為1200°C，保溫時(shí)間為100分鐘，燒結(jié)完成后隨爐冷卻至100°C以下出爐空冷至室溫，即制得到多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，其硬度為88HRA ?89HRA、密度為 8.47g/cm3、抗彎強(qiáng)度為 1581MPa ?1593MPa。
[0034]實(shí)施例3
[0035]一種多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，各原料的重量百分比為Mo粉50%、硼鐵 FeB 粉 28%、Fe 粉 7%、Cr 粉 I %、Ni 粉 I %、C 粉 0.5%、La2O3 粉 0.2%、WC 粉 8%、NbC粉1%、VC粉0.3%和TiC粉3%。其中，硼鐵FeB粉含B質(zhì)量百分比20%。
[0036]上述多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟:
[0037]I)將上述配比，稱取各原料，將各原料按照磨球和原料總重量的比為5:1放入球磨罐內(nèi)，并按原料總重量的50wt%W入無水乙醇進(jìn)行球磨24小時(shí)，經(jīng)抽真空脫去無水乙醇并60°C烘干，得到混合粉料；
[0038]2)將所述混合粉料按每千克加入70ml成型劑SD-B后，再球磨3小時(shí)，經(jīng)70°C烘干、過200目篩、室溫壓制成型，然后置入真空爐內(nèi)燒結(jié)，控制升溫速率為6°C ±3°C，真空度為1.0X KT1Pa?1.0X 10_3Pa，燒結(jié)溫度為1250°C，保溫時(shí)間為90分鐘，燒結(jié)完成后隨爐冷卻至100°C以下出爐空冷至室溫，即得到多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，其硬度為 89HRA ?91HRA、密度為 8.57g/cm3、抗彎強(qiáng)度為 1680MPa ?1696MPa。
[0039]實(shí)施例4
[0040]一種多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料,各原料的重量百分比為Mo粉45 %、硼鐵 FeB 粉 32%、Fe 粉 8%、Cr 粉 1.5%,Ni 粉 1%、C 粉 0.5%、La203 粉 0.2%、WC 粉 9%、NbC粉0.5%、VC粉1.8%和TiC粉0.5%。其中，硼鐵FeB粉含B質(zhì)量百分比18%。
[0041]上述多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟:
[0042]I)將上述配比，稱取各原料，將各原料按照磨球和原料總重量的比為5:1放入球磨罐內(nèi)，并按原料總重量的60wt%W入無水乙醇進(jìn)行球磨48小時(shí)，經(jīng)抽真空脫去無水乙醇并60°C烘干，得到混合粉料；
[0043]2)將所述混合粉料按每千克加入90ml成型劑SD-E后，再球磨3小時(shí)，經(jīng)80°C烘干、過180目篩、室溫壓制成型，然后置入真空爐內(nèi)燒結(jié)，控制升溫速率為6°C ±3°C，真空度為1.0X KT1Pa?1.0X 10_3Pa，燒結(jié)溫度為1260°C，保溫時(shí)間為90分鐘，燒結(jié)完成后隨爐冷卻至100°C以下出爐空冷至室溫，即得到多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，其硬度為 90HRA ?92HRA、密度為 8.55g/cm3、抗彎強(qiáng)度為 1780MPa ?1796MPa。
[0044]實(shí)施例5
[0045]一種多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，各原料的重量百分比為Mo粉45%、硼鐵 FeB 粉 28%、Fe 粉 7%、Cr 粉 3%、Ni 粉 3%、C 粉 0.5%、Ce0 粉 0.6%、WC 粉 8%、NbC粉1.5%、VC粉1.4%和TiC粉2%。其中，硼鐵FeB粉含B質(zhì)量百分比21 %。
[0046]上述多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟:
[0047]I)將上述配比，稱取各原料，將各原料按照磨球和原料總重量的比為4:1放入球磨罐內(nèi)，并按原料總重量的50wt%W入無水乙醇進(jìn)行球磨24小時(shí)，經(jīng)抽真空脫去無水乙醇并60°C烘干，得到混合粉料；
[0048]2)將所述混合粉料按每千克加入80ml成型劑SD-C后，再球磨3小時(shí)，經(jīng)70°C烘干、過200目篩、室溫壓制成型，然后置入真空爐內(nèi)進(jìn)行壓力燒結(jié)，通入氬氣使?fàn)t內(nèi)壓力為I?2MPa，控制升溫速率為6°C ±3°C，燒結(jié)溫度為1260°C，保溫時(shí)間為90分鐘，燒結(jié)完成后隨爐冷卻至100°C以下出爐空冷至室溫，即得到多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，其硬度為90HRA?92HRA、密度為8.53g/cm3、抗彎強(qiáng)度為1825MPa?1856MPa。
[0049]實(shí)施例6
[0050]一種多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，各原料的重量百分比為Mo粉45%、硼鐵 FeB 粉 28%、Fe 粉 7%、Ni 粉 I %、C 粉 0.8%、CeO 粉 0.2%、WC 粉 8%、NbC 粉 1.5%、VC粉5 %和TiC粉3.5 %。其中，硼鐵FeB粉含B質(zhì)量百分比20 %。
[0051]上述多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟:
[0052]I)將上述配比，稱取各原料，將各原料按照磨球和原料總重量的比為5:1放入球磨罐內(nèi)，并按原料總重量的60wt%W入無水乙醇進(jìn)行球磨72小時(shí)，經(jīng)抽真空脫去無水乙醇并60°C烘干，得到混合粉料；
[0053]2)將所述混合粉料按每千克加入90ml成型劑SD-F后，再球磨5小時(shí)，經(jīng)80°C烘干、過200目篩、室溫壓制成型，然后置入真空爐內(nèi)進(jìn)行壓力燒結(jié)，通入氬氣使?fàn)t內(nèi)壓力為3?5MPa，控制升溫速率為6°C ±3°C，燒結(jié)溫度為1300°C，保溫時(shí)間為60分鐘，燒結(jié)完成后隨爐冷卻至100°c以下出爐空冷至室溫，即得到多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，其硬度為91HRA?93HRA、密度為8.24g/cm3、抗彎強(qiáng)度為1851MPa?1873MPa。
[0054]實(shí)施例7
[0055]—種多組兀硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2F eB2金屬陶瓷材料，各原料的重量百分比為Mo粉45 %、硼鐵 FeB 粉 28%、Fe 粉 8%、Ni 粉 1%、C 粉 0.5%、Ce0 粉 0.2%、WC 粉 8%、NbC 粉 5%、VC粉3%和TiC粉1.3%。其中，硼鐵FeB粉含B質(zhì)量百分比18%。
[0056]上述多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟:
[0057]I)將上述配比，稱取各原料，將各原料按照磨球和原料總重量的比為4:1放入球磨罐內(nèi)，并按原料總重量的70wt%W入無水乙醇進(jìn)行球磨20小時(shí)，經(jīng)抽真空脫去無水乙醇并60°C烘干，得到混合粉料；
[0058]2)將所述混合粉料按每千克加入95ml成型劑50% SD-E+50% SD-2X后，再球磨3小時(shí)，經(jīng)80°C烘干、過200目篩、室溫壓制成型，然后置入真空爐內(nèi)燒結(jié)，控制升溫速率為60C ±3°C，真空度為1.0X 10—1?L0X10_3Pa，燒結(jié)溫度為1250°C，保溫時(shí)間為60分鐘，燒結(jié)完成后隨爐冷卻至100°C以下出爐冷至室溫，即得到多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，其硬度為90HRA?92HRA、密度為8.47g/cm3、抗彎強(qiáng)度為1765MPa?1786MPa。
[0059]實(shí)施例8
[0060]一種多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，各原料的重量百分比為Mo粉45%、硼鐵 FeB 粉 28%、Fe 粉 8%、Ni 粉 1%、C 粉 0.5%、Ce0 粉 0.2%、WC 粉 8%、NbC 粉 0.5%,VC粉3.8%和TiC粉5%。其中，硼鐵FeB粉含B質(zhì)量百分比17%。
[0061]上述多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟:
[0062]I)將上述配比，稱取各原料，將各原料按照磨球和原料總重量的比為5:1放入球磨罐內(nèi)，并按原料總重量的60wt%W入無水乙醇進(jìn)行球磨28小時(shí)，經(jīng)抽真空脫去無水乙醇并60°C烘干，得到混合粉料；
[0063]2)將所述混合粉料按每千克加入10ml成型劑SD-E后，再球磨4小時(shí)，經(jīng)80°C烘干、過200目篩、室溫壓制成型，然后置入真空爐內(nèi)燒結(jié)，控制升溫速率為6°C ±3°C，真空度為Ι.ΟΧΙΟ—1?1.0X10_3Pa，燒結(jié)溫度為1230°C，保溫時(shí)間為90分鐘，燒結(jié)完成后隨爐冷卻至100°C以下出爐冷至室溫，即得到多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，其硬度為9IHRA ?93HRA、密度為 8.26g/cm3、抗彎強(qiáng)度為 1832 ?1855MPa。
[0064]應(yīng)用例I
[0065]將實(shí)施例7所制備的多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料做實(shí)際工況應(yīng)用測試，并與未加多組元硬質(zhì)相的Mo2FeB2三元硼化物基金屬陶瓷材料來作為對(duì)照，以說明本發(fā)明所制備材料的優(yōu)異性能。未加多組元硬質(zhì)相的Mo2FeB2三元硼化物基金屬陶瓷的各原料重量百分比為Mo粉48 %、硼鐵FeB粉28.6 % ,Fe粉17.5 %、Cr粉2.5 %、Ni粉2.9 %、C粉0.5%，其中，硼鐵FeB粉含B質(zhì)量百分比18%，制備方法按實(shí)施例7完成。
[0066]按實(shí)施例7制備的多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷薄片，硬度為90HRA?9 2HRA ;未加多組元硬質(zhì)相制備的Mo2FeB2三元硼化物基金屬陶瓷薄片，硬度為8 5HRA?87HRA。將兩種材料按32箱制磚模具襯板的鑲片尺寸加工后，分別鑲嵌在模具襯板表面，液壓制磚機(jī)工作壓力1100噸，原料為河沙，每次壓制32塊標(biāo)準(zhǔn)磚，在此工況條件下，分別在制磚機(jī)記錄壓制次數(shù)為253463次和1013525次時(shí)，檢測兩種材料的平均磨損量，其中:多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷分別為0.15mm、0.53mm,未加多組元硬質(zhì)相制備的Mo2FeB2金屬陶瓷薄片分別為0.26mm、0.78mm。結(jié)果表明:多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷薄片的耐磨性顯著優(yōu)于未加多組元硬質(zhì)相的Mo2FeB2金屬陶瓷薄片。
[0067]應(yīng)用例2
[0068]將實(shí)施例6所制備的多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料薄片做實(shí)際工況應(yīng)用測試，并與制磚模具襯板表面鑲片所采用的市售YG8牌號(hào)的WC-Co硬質(zhì)合金來作為對(duì)照，以說明本發(fā)明所制備材料的優(yōu)異性能。所制備的多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料薄片硬度為91HRA?93HRA，而市售YG8硬質(zhì)合金鑲片硬度為91HRA?93HRA，價(jià)格400元/Kg。
[0069]按實(shí)施例6制備的多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷薄片與YG8硬質(zhì)合金薄片分別鑲嵌在48箱的制磚模具的襯板表面，液壓制磚機(jī)工作壓力1300噸，原料為河沙，每次壓制48塊標(biāo)準(zhǔn)磚。在此工況條件下，分別在制磚機(jī)記錄壓制次數(shù)為854255次和1235612次時(shí)檢測兩種材料的平均磨損量，其中:多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷分別為0.58mm、0.77mm, YG8分別為0.53mm、0.75mm。結(jié)果表明:多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料與YG8耐磨性相媲美，但制備成本卻比YG8硬質(zhì)合金薄片低40%以上。
[0070]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變換，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，其特征在于它是由Mo粉、硼鐵FeB粉、Fe粉、Cr粉、Ni粉、C粉、CeO粉或La2O3粉、WC粉、NbC粉、VC粉和TiC粉混合燒結(jié)得到的，各原料的重量百分比為Mo粉45?50 %、硼鐵FeB粉28?32 % ,Fe粉7?12 %、Cr粉O?3%、Ni 粉 I ?3%、C 粉 0.5 ?1%、CeO 粉或 La2O3 粉 0.2 ?0.6%、WC 粉 8 ?12%、NbC 粉 0.5 ?5%、VC粉O ?5%、TiC 粉 0.5 ?5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，其特征在于所述的Mo粉純度不小于99.6%，硼鐵FeB粉含B質(zhì)量百分比為16%?21%，F(xiàn)e粉純度不小于98.5%, Cr粉和Ni粉的純度不小于99.5%，C粉和CeO粉、La2O3粉純度不小于99.9% ;所述Mo粉、硼鐵FeB粉、Fe粉、Cr粉、Ni粉、C粉、CeO粉和La2O3粉的粒度均為200目?400目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料，其特征在于所述WC粉、NbC粉、VC粉和TiC粉的純度均不小于99.8%，粒度均為200目?400目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟: 1)將上述配比，稱取各原料Mo粉、硼鐵FeB粉、Fe粉、Cr粉、Ni粉、C粉、CeO粉或La2O3粉、WC粉、NbC粉、VC粉、TiC粉，將各原料經(jīng)球磨混合并干燥得到混合粉料； 2)將所述混合粉料和成型劑混合均勻，經(jīng)烘干、過篩、室溫壓制成型，然后進(jìn)行真空燒結(jié)或壓力燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1160?1300°C，保溫時(shí)間為20?120分鐘，燒結(jié)完成后隨爐冷卻至100°C以下出爐空冷至室溫，得到多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料的制備方法，其特征在于所述步驟I)中球磨混合并干燥的具體方法為:按磨球和所述原料總重量的比例為(4?5):1將兩者混合，并按所述原料總重量的40?80%加入無水乙醇進(jìn)行球磨5?80小時(shí)，經(jīng)抽真空脫去無水乙醇，然后室溫晾干或30?80°C烘干。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料的制備方法，其特征在于所述步驟2)中混合粉料和成型劑的比例按照每千克混合粉料加入50?10ml成型齊U，經(jīng)球磨I?5小時(shí)后50?80°C烘干、過篩,過篩的粒度要求為80?200目。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料的制備方法，其特征在于所述步驟2)中所述成型劑為SD系列，選自SD-A、SD-B, SD-C, SD-E, SD-D, SD-F, SD-2X中的任意一種或幾種按任意比例的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料的制備方法，其特征在于所述步驟2)中的升溫速率為6°C ±4°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料的制備方法，其特征在于所述真空燒結(jié)時(shí)，真空度為1.0Pa?1.0X10_3Pa。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多組元硬質(zhì)相增強(qiáng)Mo2FeB2金屬陶瓷材料的制備方法，其特征在于所述壓力燒結(jié)時(shí)，向真空爐內(nèi)通入氬氣或惰性氣體，使壓力為I?5MPa。
【文檔編號(hào)】C22C1/05GK104313378SQ201410487427
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月23日
【發(fā)明者】從善海, 劉成, 邱玲慧, 劉博
申請人:武漢科技大學(xué), 襄陽三金模具科技股份有限公司