本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)功能材料制備領(lǐng)域，特別是一種低成本mo2feb2基金屬陶瓷的制備方法。

背景技術(shù)：

mo2feb2基金屬陶瓷是通過(guò)原位反應(yīng)燒結(jié)法制備而成，是以mo2feb2為陶瓷硬質(zhì)相，以鐵基體為金屬粘結(jié)相組成，具有金屬陶瓷一系列杰出的性能：(1)耐磨損性能好，作為工模具在工作中自身磨損量以及被加工材料的磨損量都較??；(2)耐高溫耐腐蝕性能好，并且具有較高的硬度和抗彎強(qiáng)度；(3)熱膨脹系數(shù)與鋼相近，因而作為鋼基體的涂層時(shí)，結(jié)合強(qiáng)度較高，適用于制備鋼基體的覆層材料；(4)密度較低，僅為硬質(zhì)合金的五分之三。

雖然mo2feb2基金屬陶瓷性能優(yōu)良，并且不含鎢、鈷等貴金屬，但在目前的研究中，大都按照f(shuō)e-6b-48mo的基礎(chǔ)比例進(jìn)行配料來(lái)制備mo2feb2基金屬陶瓷，mo粉的加入量較大，致使成本較高。雖然用價(jià)格低廉的鉬鐵粉替代mo粉制備金屬陶瓷，但是卻不能完全取代。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了降低mo2feb2基金屬陶瓷的制備成本，解決鉬鐵粉只能部分替代mo粉制備金屬陶瓷的問(wèn)題，而提供了一種低成本mo2feb2基金屬陶瓷的制備方法。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：

一種低成本mo2feb2基金屬陶瓷的制備方法，具體步驟為：

1）配料：稱(chēng)取反應(yīng)粉料，所述反應(yīng)粉料包括以鉬鐵粉、硼鐵粉、羰基鐵、cr、ni、c；

2）混料球磨：將稱(chēng)取反應(yīng)原料與硬質(zhì)合金球放入球磨機(jī)中濕磨；

3）干燥：將經(jīng)步驟2）球磨的混合料放入干燥箱中干燥；

4）壓制：將干燥的粉料采用室溫模壓成型制得7mm×7mm×30mm的矩形壓坯；

5）真空燒結(jié)：采用真空燒結(jié)的方法制備金屬陶瓷；

6）研磨整形：將步驟5）制得的金屬陶瓷打磨，精磨整形制得mo2feb2基金屬陶瓷產(chǎn)品。

優(yōu)選地，所述步驟1）反應(yīng)粉料的質(zhì)量百分比為：62.5%~69.5%的鉬鐵粉、25%~26%的硼鐵粉、0~3.5%的釩鐵粉、0~7%的羰基鐵、0~2.1%的cr、0~2.5%的ni、0~0.2%的c。

優(yōu)選地，所述步驟2）濕磨條件為：濕磨時(shí)間為36~50h，球料比為4:1~7:1，球磨介質(zhì)為無(wú)水乙醇，粉料與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為1:1~1:1.5，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為200rad/min~300rad/min。

優(yōu)選地，所述步驟3）干燥條件為在80℃~100℃下保溫1.5h~2.5h。

優(yōu)選地，所述步驟3）干燥后的粉料用不低于40目的分樣篩過(guò)篩再進(jìn)行步驟4）壓制操作。

優(yōu)選地，所述步驟4）壓力為300mpa~450mpa。

優(yōu)選地，所述步驟5）燒結(jié)溫度在1100℃~1250℃，保溫時(shí)間為0~60min。

本發(fā)明的有益效果：

1）本發(fā)明提供了一種低成本mo2feb2基金屬陶瓷的制備方法。該方法現(xiàn)實(shí)了以鉬鐵粉完全取代mo粉來(lái)制備mo2feb2基金屬陶瓷，大大降低了制備成本，并且制得的mo2feb2基金屬陶瓷性能不低于純mo粉制得的金屬陶瓷。

2）低成本mo2feb2基金屬陶瓷是以鉬鐵粉替代純mo粉制備而得，所制得的金屬陶瓷是以mo2feb2為陶瓷硬質(zhì)相，以含cr、ni、c的鐵基體為金屬粘結(jié)相。

3）前后原料價(jià)格的對(duì)比：原配料中mo粉價(jià)格為260元/公斤；本申請(qǐng)中鉬鐵粉價(jià)格為80元/公斤；其余原料價(jià)格分別為feb粉100元/公斤、fe粉60元/公斤、cr粉90元/公斤、ni粉130元/公斤、c粉5元/公斤。兩者相比成本節(jié)約了40%~50%。

4）本申請(qǐng)中鉬鐵粉、硼鐵粉以及羰基鐵粉，在反應(yīng)燒結(jié)法作用下生成mo2feb2陶瓷硬質(zhì)相，而其他原料則或多或少的是溶入鐵中或硬質(zhì)相中，溶入鐵中則形成含cr、ni、c的鐵基體金屬粘結(jié)相，溶入硬質(zhì)相中則增強(qiáng)金屬陶瓷性能。其中c的作用是脫氧；cr元素存在于粘結(jié)相中，增加粘結(jié)相的耐腐蝕性，存在與硬質(zhì)相中則降低硬質(zhì)相的各向異性，提高金屬陶瓷的力學(xué)性能；ni主要存在于粘結(jié)相中，有益于粘結(jié)相轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，從而提高金屬陶瓷的力學(xué)性能。

5）根據(jù)對(duì)金屬陶瓷性能要求的不同，原料中羰基鐵粉、cr粉、ni粉以及c粉可適當(dāng)調(diào)整含量，尤其是羰基鐵粉，可根據(jù)cr粉、ni粉以及c粉的含量調(diào)整，適當(dāng)?shù)脑黾踊驕p少羰基鐵粉的含量。

6）本申請(qǐng)根據(jù)原料的改變，對(duì)金屬陶瓷工藝進(jìn)行了優(yōu)化，保證最終產(chǎn)品的性能。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明的低成本mo2feb2基金屬陶瓷制備工藝流程。

圖2為本發(fā)明制備的mo2feb2基金屬陶瓷的xrd衍射圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種低成本mo2feb2基金屬陶瓷的制備方法，它包括如下步驟：

(1)配料：稱(chēng)取鉬鐵粉62.62g、硼鐵粉25.93g、羰基鐵粉6.78g、cr粉2.08g、ni粉2.42g、c粉0.17g作為反應(yīng)原料，合計(jì)100g。

(2)混料球磨：將配的粉料與硬質(zhì)合金球放入球磨機(jī)中濕，48h，其中球料比為5:1，球磨介質(zhì)為無(wú)水乙醇，粉料與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為1:1，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為250rad/min；

(3)干燥：將經(jīng)球磨的混合料放入干燥箱中干燥，在80℃下保溫2h；

(4)壓制：將干燥的粉料采用室溫模壓成型制得7mm×7mm×30mm的矩形壓坯，其中壓力為350mpa；

(5)真空燒結(jié)：采用真空燒結(jié)的方法制備金屬陶瓷，燒結(jié)溫度在1200℃，保溫時(shí)間為40min；

(6)研磨整形：將上述制得的金屬陶瓷打磨，去除表面可能存在的缺陷，精磨整形制得mo2feb2基金屬陶瓷產(chǎn)品。

采用排水法測(cè)定金屬陶瓷的致密度為7.8g/cm³；采用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)定金屬陶瓷的抗彎強(qiáng)度為1500mpa；采用洛氏硬度儀測(cè)定金屬陶瓷的硬度為hra86。

實(shí)施例2

如圖1所示，一種低成本mo2feb2基金屬陶瓷的制備方法，它包括如下步驟：

(1)配料：稱(chēng)取鉬鐵粉66.3g、硼鐵粉25.93g、羰基鐵粉3.1g、cr粉2.08g、ni粉2.42g、c粉0.17g作為反應(yīng)原料，合計(jì)100g。

(2)混料球磨：將配的粉料與硬質(zhì)合金球放入球磨機(jī)中濕，48h，其中球料比為5:1，球磨介質(zhì)為無(wú)水乙醇，粉料與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為1:1，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為250rad/min；

(3)干燥：將經(jīng)球磨的混合料放入干燥箱中干燥，在80℃下保溫2h；

(4)壓制：將干燥的粉料采用室溫模壓成型制得7mm×7mm×30mm的矩形壓坯，其中壓力為350mpa；

(5)真空燒結(jié)：采用真空燒結(jié)的方法制備金屬陶瓷，燒結(jié)溫度在1200℃，保溫時(shí)間為40min；

(6)研磨整形：將上述制得的金屬陶瓷打磨，去除表面可能存在的缺陷，精磨整形制得mo2feb2基金屬陶瓷產(chǎn)品。

采用排水法測(cè)定金屬陶瓷的致密度為8g/cm³；采用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)定金屬陶瓷的抗彎強(qiáng)度為1720mpa；采用洛氏硬度儀測(cè)定金屬陶瓷的硬度為hra90。

實(shí)施例3

如圖1所示，一種低成本mo2feb2基金屬陶瓷的制備方法，它包括如下步驟：

(1)配料：稱(chēng)取鉬鐵粉66.4g、硼鐵粉25.93g、釩鐵粉3g、羰基鐵粉0g、cr粉2.08g、ni粉2.42g、c粉0.17g作為反應(yīng)原料，合計(jì)100g。

(2)混料球磨：將配的粉料與硬質(zhì)合金球放入球磨機(jī)中濕，48h，其中球料比為5:1，球磨介質(zhì)為無(wú)水乙醇，粉料與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為1:1，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為250rad/min；

(3)干燥：將經(jīng)球磨的混合料放入干燥箱中干燥，在80℃下保溫2h；

(4)壓制：將干燥的粉料采用室溫模壓成型制得7mm×7mm×30mm的矩形壓坯，其中壓力為350mpa；

(5)真空燒結(jié)：采用真空燒結(jié)的方法制備金屬陶瓷，燒結(jié)溫度在1200℃，保溫時(shí)間為40min；

(6)研磨整形：將上述制得的金屬陶瓷打磨，去除表面可能存在的缺陷，精磨整形制得mo2feb2基金屬陶瓷產(chǎn)品。

采用排水法測(cè)定金屬陶瓷的致密度為7.9g/cm³；采用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)定金屬陶瓷的抗彎強(qiáng)度為1600mpa；采用洛氏硬度儀測(cè)定金屬陶瓷的硬度為hra89。

表1本專(zhuān)利鉬鐵粉對(duì)金屬陶瓷的性能比較

由表1可知，通過(guò)鉬鐵粉完全替代mo粉制作的金屬陶瓷，通過(guò)原料及工藝的配合，使其金屬陶瓷的致密度、抗彎強(qiáng)度、硬度達(dá)到或高于現(xiàn)有技術(shù)中以mo粉為原料的金屬陶瓷，證明本申請(qǐng)的技術(shù)方案在保證金屬陶瓷的性能的基礎(chǔ)上，達(dá)到了完全取代mo粉、降低成本的作用。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方式僅限于此，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單的替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的專(zhuān)利保護(hù)范圍。