一種抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于金屬陶瓷材料領(lǐng)域，涉及一種抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬陶瓷既保持了陶瓷的高強(qiáng)度、高硬度、耐磨損、耐高溫、抗氧化和化學(xué)穩(wěn)定性 等特性，又具有較好的金屬韌性和可塑性。金屬陶瓷為了使陶瓷既可以耐高溫又不容易破 碎，人們在制作陶瓷的粘土里加了些金屬粉，因此制成了金屬陶瓷。金屬基金屬陶瓷是在金 屬基體中加入氧化物細(xì)粉制得，又稱彌散增強(qiáng)材料。主要有燒結(jié)鋁（鋁-氧化鋁）、燒結(jié) 鈹(鈹-氧化鈹)、TD鎳(鎳-氧化I土）等。由一種或幾種陶瓷相與金屬相或合金所組成的復(fù) 合材料。廣義的金屬陶瓷還包括難熔化合物合金、硬質(zhì)合金、金屬粘結(jié)的金剛石工具材料。 金屬陶瓷中的陶瓷相是具有高熔點(diǎn)、高硬度的氧化物或難熔化合物，金屬相主要是過渡元 素（鐵、鈷、鎳、鉻、鎢、鉬等)及其合金。金屬陶瓷的抗壓強(qiáng)度和硬度對金屬陶瓷的性能產(chǎn)生 作用較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 要解決的技術(shù)問題：本發(fā)明的目的提高復(fù)合金屬陶瓷材料的抗壓強(qiáng)度和其硬度， 從而提高金屬陶瓷材料在用于特殊用途中的性能穩(wěn)定性，因此公開了一種抗壓高硬度的復(fù) 合金屬陶瓷材料。
[0004] 技術(shù)方案：本發(fā)明公開了一種抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料，所述的抗壓耐高 溫的復(fù)合金屬陶瓷材料包括下述重量的成分： 硼化鋯 16-30份、 氮化鉭 10-18份、 硅化鋇 5-13份、 碳化鈷 4-10份、 碳化鉻 6-12份、 硼化鉬 3-7份、 鎂 3-10份、 錫 2-8份、 錯(cuò) 4-10份、 鐵 25-40份。
[0005] 進(jìn)一步的，所述的一種抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料，所述的抗壓耐高溫的復(fù) 合金屬陶瓷材料包括下述重量的成分： 硼化鋯 20-26份、 氮化鉭 12-16份、 硅化鋇 7-11份、 碳化鈷 6-9份、 碳化鉻 8-10份、 硼化鉬 4-6份、 鎂 5-9份、 錫 4-7份、 鋁 5-9份、 鐵 30-38份。
[0006] 所述的一種抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料的制備方法，所述的制備方法包括下 述步驟： (1)打開球磨機(jī)，球磨機(jī)中球料比為15:1-30:1，按重量分別取硼化鋯16-30份、氮化鉭 10-18份、硅化鋇5-13份、碳化鈷4-10份、碳化鉻6-12份、硼化鉬3-7份、鎂3-10份、錫2-8 份、鋁4-10份、鐵25-40份，在球磨機(jī)中球磨2-4h ; (2 )將步驟（1)球磨后的金屬陶瓷材料和金屬材料投入到熱壓爐內(nèi)，將熱壓爐內(nèi)溫度升 高為650-7KTC，熱壓時(shí)間為l_3h，再升高熱壓爐內(nèi)溫度為1310-1390°C，保溫2-4h，熱壓壓 力為 60-90MPa ; (3)將熱壓后的金屬陶瓷材料冷卻至室溫，為抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料。
[0007] 進(jìn)一步的，所述的一種抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料的制備方法，所述的步驟 (1)中球磨機(jī)中球料比為25:1。
[0008] 進(jìn)一步的，所述的一種抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料的制備方法，所述的步驟 (1) 中球磨機(jī)中球磨時(shí)間為3h。
[0009] 進(jìn)一步的，所述的一種抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料的制備方法，所述的步驟 (2) 中將熱壓爐內(nèi)溫度升高為680°C，熱壓時(shí)間為2h。
[0010] 進(jìn)一步的，所述的一種抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料的制備方法，所述的步驟 (2)中再升高熱壓爐內(nèi)溫度為1350°C，保溫3h。
[0011] 進(jìn)一步的，所述的一種抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料的制備方法，所述的步驟 (2)中熱壓壓力為75MPa。
[0012] 有益效果：本發(fā)明的復(fù)合金屬陶瓷材料的制備工藝和組成配方優(yōu)化過后，制備得 到的金屬陶瓷材料的抗壓強(qiáng)度為245-267MPa，硬度為113-125,改進(jìn)了常規(guī)的復(fù)合金屬陶 瓷材料的強(qiáng)度，改善了其機(jī)械性能，提高了其在特殊環(huán)境下的應(yīng)用性能。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 實(shí)施例1 (1)打開球磨機(jī)，球磨機(jī)中球料比為30:1，按重量分別取硼化鋯30份、氮化鉭10份、硅 化鋇5份、碳化鈷10份、碳化鉻12份、硼化鉬7份、鎂3份、錫2份、鋁10份、鐵40份，在球 磨機(jī)中球磨4h ; (2 )將步驟（1)球磨后的金屬陶瓷材料和金屬材料投入到熱壓爐內(nèi)，將熱壓爐內(nèi)溫度升 高為710°C，熱壓時(shí)間為3h，再升高熱壓爐內(nèi)溫度為1310°C，保溫2h，熱壓壓力為90MPa ; (3)將熱壓后的金屬陶瓷材料冷卻至室溫，為抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料。
[0014] 實(shí)施例2 (1)打開球磨機(jī)，球磨機(jī)中球料比為15:1，按重量分別取硼化鋯16份、氮化鉭18份、硅 化鋇13份、碳化鈷4份、碳化鉻6份、硼化鉬3份、鎂10份、錫8份、鋁4份、鐵25份，在球 磨機(jī)中球磨2h ; (2 )將步驟（1)球磨后的金屬陶瓷材料和金屬材料投入到熱壓爐內(nèi)，將熱壓爐內(nèi)溫度升 高為650°C，熱壓時(shí)間為lh，再升高熱壓爐內(nèi)溫度為1390°C，保溫4h，熱壓壓力為60MPa ; (3)將熱壓后的金屬陶瓷材料冷卻至室溫，為抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料。
[0015] 實(shí)施例3 (1)打開球磨機(jī)，球磨機(jī)中球料比為30:1，按重量分別取硼化鋯20份、氮化鉭16份、硅 化鋇11份、碳化鈷9份、碳化鉻8份、硼化鉬6份、鎂9份、錫4份、鋁9份、鐵38份，在球磨 機(jī)中球磨4h ; (2 )將步驟（1)球磨后的金屬陶瓷材料和金屬材料投入到熱壓爐內(nèi)，將熱壓爐內(nèi)溫度升 高為710°C，熱壓時(shí)間為3h，再升高熱壓爐內(nèi)溫度為1310°C，保溫2h，熱壓壓力為90MPa ; (3)將熱壓后的金屬陶瓷材料冷卻至室溫，為抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料。
[0016] 實(shí)施例4 (1)打開球磨機(jī)，球磨機(jī)中球料比為15:1，按重量分別取硼化鋯26份、氮化鉭12份、硅 化鋇7份、碳化鈷6份、碳化鉻10份、硼化鉬4份、鎂5份、錫7份、鋁5份、鐵30份，在球磨 機(jī)中球磨2h ; (2 )將步驟（1)球磨后的金屬陶瓷材料和金屬材料投入到熱壓爐內(nèi)，將熱壓爐內(nèi)溫度升 高為650°C，熱壓時(shí)間為lh，再升高熱壓爐內(nèi)溫度為1390°C，保溫4h，熱壓壓力為60MPa ; (3)將熱壓后的金屬陶瓷材料冷卻至室溫，為抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料。
[0017] 實(shí)施例5 (1)打開球磨機(jī)，球磨機(jī)中球料比為25:1，按重量分別取硼化鋯23份、氮化鉭14份、硅 化鋇9份、碳化鈷8份、碳化鉻9份、硼化鉬5份、鎂7份、錫6份、鋁7份、鐵34份，在球磨 機(jī)中球磨3h ; (2 )將步驟（1)球磨后的金屬陶瓷材料和金屬材料投入到熱壓爐內(nèi)，將熱壓爐內(nèi)溫度升 高為680°C，熱壓時(shí)間為2h，再升高熱壓爐內(nèi)溫度為1350°C，保溫3h，熱壓壓力為75MPa ; (3)將熱壓后的金屬陶瓷材料冷卻至室溫，為抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料。
[0018] 對比例1 (1)打開球磨機(jī)，球磨機(jī)中球料比為30:1，按重量分別取硼化鋯30份、氮化鉭10份、碳 化鈷10份、碳化鉻12份、鎂3份、錫2份、鋁10份、鐵40份，在球磨機(jī)中球磨4h ; (2 )將步驟（1)球磨后的金屬陶瓷材料和金屬材料投入到熱壓爐內(nèi)，將熱壓爐內(nèi)溫度升 高為710°C，熱壓時(shí)間為3h，再升高熱壓爐內(nèi)溫度為1310°C，保溫2h，熱壓壓力為90MPa ; (3)將熱壓后的金屬陶瓷材料冷卻至室溫，為抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料。
[0019] 對比例2 (1)打開球磨機(jī)，球磨機(jī)中球料比為30:1，按重量分別取硼化鋯30份、硅化鋇5份、碳 化鉻12份、硼化鉬7份、鎂3份、錫2份、鋁10份、鐵40份，在球磨機(jī)中球磨4h ; (2 )將步驟（1)球磨后的金屬陶瓷材料和金屬材料投入到熱壓爐內(nèi)，將熱壓爐內(nèi)溫度升 高為710°C，熱壓時(shí)間為3h，再升高熱壓爐內(nèi)溫度為1310°C，保溫2h，熱壓壓力為90MPa ; (3)將熱壓后的金屬陶瓷材料冷卻至室溫，為抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料。
[0020] 制備得到的復(fù)合金屬陶瓷材料的抗壓強(qiáng)度和硬度如下表所示：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料，其特征在于，所述的抗壓耐高溫的復(fù)合金屬 陶瓷材料包括下述重量的成分： 硼化鋯 16-30份、 氮化鉭 10-18份、 硅化鋇 5-13份、 碳化鈷 4-10份、 碳化鉻 6-12份、 硼化鉬 3-7份、 鎂 3-10份、 錫 2-8份、 錯(cuò) 4-10份、 鐵 25-40份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料，其特征在于，所述的 抗壓耐高溫的復(fù)合金屬陶瓷材料包括下述重量的成分： 硼化鋯 20-26份、 氮化鉭 12-16份、 硅化鋇 7-11份、 碳化鈷 6-9份、 碳化鉻 8-10份、 硼化鉬 4-6份、 鎂 5-9份、 錫 4-7份、 鋁 5-9份、 鐵 30-38份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料的制備方法，其特征在 于，所述的制備方法包括下述步驟： (1)打開球磨機(jī)，球磨機(jī)中球料比為15:1-30:1，按重量分別取硼化鋯16-30份、氮化鉭 10-18份、硅化鋇5-13份、碳化鈷4-10份、碳化鉻6-12份、硼化鉬3-7份、鎂3-10份、錫2-8 份、鋁4-10份、鐵25-40份，在球磨機(jī)中球磨2-4h ; (2 )將步驟（1)球磨后的金屬陶瓷材料和金屬材料投入到熱壓爐內(nèi)，將熱壓爐內(nèi)溫度升 高為650-7KTC，熱壓時(shí)間為l_3h，再升高熱壓爐內(nèi)溫度為1310-1390°C，保溫2-4h，熱壓壓 力為 60-90MPa ; (3)將熱壓后的金屬陶瓷材料冷卻至室溫，為抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料的制備方法，其特征在 于，所述的步驟（1)中球磨機(jī)中球料比為25:1。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料的制備方法，其特征在 于，所述的步驟（1)中球磨機(jī)中球磨時(shí)間為3h。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料的制備方法，其特征在 于，所述的步驟（2)中將熱壓爐內(nèi)溫度升高為680°C，熱壓時(shí)間為2h。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料的制備方法，其特征在 于，所述的步驟（2)中再升高熱壓爐內(nèi)溫度為1350°C，保溫3h。8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料的制備方法，其特征在 于，所述的步驟（2)中熱壓壓力為75MPa。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料及其制備方法，所述的材料包括硼化鋯16-30份、氮化鉭10-18份、硅化鋇5-13份、碳化鈷4-10份、碳化鉻6-12份、硼化鉬3-7份、鎂3-10份、錫2-8份、鋁4-10份、鐵25-40份；制備方法包括下述步驟：（1）按重量分別取上述的材料，在球磨機(jī)中球磨；（2）將步驟（1）球磨后的金屬陶瓷材料和金屬材料投入到熱壓爐內(nèi)，將熱壓爐內(nèi)溫度升高為650-710℃，熱壓時(shí)間為1-3h，再升高熱壓爐內(nèi)溫度為1310-1390℃，保溫2-4h，熱壓壓力為60-90MPa；（3）將熱壓后的金屬陶瓷材料冷卻至室溫，為抗壓高硬度的復(fù)合金屬陶瓷材料。
【IPC分類】C22C32/00, C22C30/04
【公開號】CN105132784
【申請?zhí)枴緾N201510570643
【發(fā)明人】劉莉, 王爽, 邱晶
【申請人】蘇州萊特復(fù)合材料有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月10日