本發(fā)明涉及新型陶瓷基超硬材料及其復(fù)合材料的制備方法，屬于低成本新型超硬材料及其復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前研磨或切削材料的基體材料是陶瓷或者金屬，然而陶瓷韌性低，而眾多的金屬材料密度大，且不耐高溫。復(fù)合的切削材料是將硬質(zhì)顆粒嵌入較軟的載體材料中，但該應(yīng)用因載體材料的性能有限而受阻。載體材料如果性質(zhì)偏軟，將損失切削效率，比如研磨顆粒剝落或穿透載體；如果載體材料偏硬，研磨過程中會(huì)斷裂而失效。金屬載體材料通常和工件為高摩擦；載體材料和磨料間的結(jié)合不夠，導(dǎo)致切削性能下降。
Mo(Si，Al)2 屬于置換金屬陶瓷，由于Al的元素含量可以任意變化，該金屬陶瓷的強(qiáng)度和韌性也是可以連續(xù)調(diào)整的。該陶瓷在高于1450℃開始發(fā)生分解。但是這個(gè)分解溫度比MAX 陶瓷的850℃的起始溫度已經(jīng)高了很多了。這滿足超硬陶瓷的基體材料的基本條件。該陶瓷的強(qiáng)度性能很高，為737MPa。而該金屬陶瓷具有足夠的塑性特征。
因而以上各力學(xué)性能方面可以看出，Mo(Si，Al)2 陶瓷具有與MAX 陶瓷等同、甚至更優(yōu)越的強(qiáng)結(jié)合基體材料特征。
現(xiàn)有 MAX相陶瓷同時(shí)擁有金屬和陶瓷的特性：擁有較好的塑性和可加工性，耐熱、強(qiáng)度高、質(zhì)量輕。因而擁有作為像c-BN的載體材料的獨(dú)特潛能。而MAX和c-BN的復(fù)合材料將在模具行業(yè)具有出色的優(yōu)勢(shì)。然而，MAX陶瓷基超硬材料具有MAX相不穩(wěn)定，制備產(chǎn)品具有不可靠性，分解溫度相對(duì)比較低的缺點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種陶瓷基Mo(Si，Al)2-CBN超硬材料的制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種陶瓷基Mo(Si，Al)2-CBN超硬材料的制備方法，其步驟如下：
（1）按以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)配制陶瓷基Mo(Si，Al)2-CBN超硬材料的原料：Al 0.1-0.5%、SiO2 0.1-0.5%、C 0.1-0.5%、CBN 5-15%，余量為MoSi2，將Al、SiO2、C、CBN、MoSi2混合均勻后加入酚醛樹脂，所述酚醛樹脂的質(zhì)量為Al、SiO2、C、CBN、MoSi2總質(zhì)量的3-18%，并混合均勻，然后模壓成型，烘干，得到坯料；
（2）將烘干后的坯料移入鋪有鋁粉的真空燒結(jié)爐中，然后在真空下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為500-1450℃，保溫5-40min，再繼續(xù)升溫至600-1680℃，保溫10-50min，并通入氮?dú)饣驓鍤猓詈笊郎刂?50-1800℃，再抽真空，后隨爐冷卻，得到陶瓷基Mo(Si，Al)2-CBN超硬材料。
所述鋁粉的質(zhì)量為Al、SiO2、C、CBN、MoSi2總質(zhì)量的10-30%。
本發(fā)明的有益效果是：通過反應(yīng)熔滲燒結(jié)的方法制備Mo(Si，Al)2-CBN超硬材料及其復(fù)合材料，由于Mo(Si，Al)2基體具有高強(qiáng)高韌性能，能穩(wěn)定到1350℃以上，結(jié)合強(qiáng)度高，所得材料的抗彎強(qiáng)度可靠。使用Al、SiO2、MoSi2、C、CBN混合粉末，經(jīng)過模壓成型后，在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行熔滲反應(yīng)，從而獲得Mo(Si，Al)2- CBN超硬材料及其復(fù)合材料。該方法工藝簡(jiǎn)單，成本低，反應(yīng)燒結(jié)效率高，可制備復(fù)雜零件。該方法可獲得斷裂韌性大于3.0 MPam1/2的超硬材料或復(fù)合材料。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
稱取Al、SiO2、MoSi2、C、CBN粉末20g，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比分別為：0.1%，0.1%，90%，0.1%，9.7%，質(zhì)量分別為0.02g，0.02g，18g，0.02g，1.94g，混合均勻后，加入2.2g的酚醛樹脂，并混合均勻。然后在液壓機(jī)上壓制成型為5×5×40mm的條，烘干后，移入真空燒結(jié)爐中，撒上6g的Al粉，進(jìn)行燒結(jié)；
先在700℃保溫20min，然后升溫至800℃保溫30min，并通入氬氣，最后升溫至900℃保溫10min，再抽真空，最后隨爐冷卻，該超硬材料復(fù)合材料斷裂韌性值為3.2MPam1/2。
實(shí)施例2
稱取Al、SiO2、MoSi2、C、CBN 粉末20g，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比分別為：0.2%，0.1%，85%，0.1%，14.6%，質(zhì)量分別為0.04g，0.02g，17.0g，0.02g，2.92g，混合均勻后，加入2.4g的酚醛樹脂，并混合均勻，然后在液壓機(jī)上壓制成型為5×5×40mm的條，烘干后，移入真空燒結(jié)爐中，鋪上4g的Al粉，進(jìn)行燒結(jié)；
先在720℃保溫20min，然后升溫至820℃保溫10min，并通入氬氣，最后升溫至900℃保溫5min，再抽真空，最后隨爐冷卻，該超硬復(fù)合材料斷裂韌性值為3.0MPam1/2。
實(shí)施例3
一種陶瓷基Mo(Si，Al)2-CBN超硬材料的制備方法，其步驟如下：
（1）按以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)配制陶瓷基Mo(Si，Al)2-CBN超硬材料的原料：Al 0.1%、SiO2 0.1%、C 0.1%、CBN 5%，余量為MoSi2，將Al、SiO2、C、CBN、MoSi2混合均勻后加入酚醛樹脂，所述酚醛樹脂的質(zhì)量為Al、SiO2、C、CBN、MoSi2總質(zhì)量的3%，并混合均勻，然后模壓成型，烘干，得到坯料；
（2）將烘干后的坯料移入鋪有鋁粉的真空燒結(jié)爐中，鋁粉的質(zhì)量為Al、SiO2、C、CBN、MoSi2總質(zhì)量的10%，然后在真空下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為500℃，保溫5min，再繼續(xù)升溫至600℃，保溫10min，并通入氮?dú)?，最后升溫?50℃，再抽真空，后隨爐冷卻，得到陶瓷基Mo(Si，Al)2-CBN超硬材料。
實(shí)施例4
一種陶瓷基Mo(Si，Al)2-CBN超硬材料的制備方法，其步驟如下：
（1）按以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)配制陶瓷基Mo(Si，Al)2-CBN超硬材料的原料Al 0.5%、SiO2 0.5%、C 0.5%、CBN 15%，余量為MoSi2，將Al、SiO2、C、CBN、MoSi2混合均勻后加入酚醛樹脂，所述酚醛樹脂的質(zhì)量為Al、SiO2、C、CBN、MoSi2總質(zhì)量的18%，并混合均勻，然后模壓成型，烘干，得到坯料；
（2）將烘干后的坯料移入鋪有鋁粉的真空燒結(jié)爐中，鋁粉的質(zhì)量為Al、SiO2、C、CBN、MoSi2總質(zhì)量的20%，然后在真空下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1450℃，保溫40min，再繼續(xù)升溫至1680℃，保溫50min，并通入氬氣，最后升溫至1800℃，再抽真空，后隨爐冷卻，得到陶瓷基Mo(Si，Al)2-CBN超硬材料。
實(shí)施例5
一種陶瓷基Mo(Si，Al)2-CBN超硬材料的制備方法，其步驟如下：
（1）按以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)配制陶瓷基Mo(Si，Al)2-CBN超硬材料的原料：Al 0.2%、SiO2 0.2%、C 0.2%、CBN 10%，余量為MoSi2，將Al、SiO2、C、CBN、MoSi2混合均勻后加入酚醛樹脂，所述酚醛樹脂的質(zhì)量為Al、SiO2、C、CBN、MoSi2總質(zhì)量的15%，并混合均勻，然后模壓成型，烘干，得到坯料；
（2）將烘干后的坯料移入鋪有鋁粉的真空燒結(jié)爐中，鋁粉的質(zhì)量為Al、SiO2、C、CBN、MoSi2總質(zhì)量的30%，然后在真空下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為800℃，保溫5-40min，再繼續(xù)升溫至1000℃，保溫10-50min，并通入氮?dú)饣驓鍤?，最后升溫?500 ℃，再抽真空，后隨爐冷卻，得到陶瓷基Mo(Si，Al)2-CBN超硬材料。