[发明专利]一种三元硼化物金属陶瓷的制备工艺

说明书

技术领域

本发明公开了一种三元硼化物金属陶瓷的制备工艺。

背景技术

硼化物陶瓷是间隙相化合物，B与B之间可形成多种复杂的共价键，同时，硼又与许多金属原子可以形成离子键。大部分硼化物中包含M-M金属键、B-B共价键和B-M离子键。硼化物的这些特点决定了它具有高熔点、高硬度、高耐磨性和高抗腐蚀性能，因此被广泛应用于硬质合金材料、耐磨材料、耐腐蚀材料及耐磨耐蚀的机械零件。在硼化物陶瓷材料中，TiB₂、ZrB₂和CrB₂等二元硼化物因其性能优异而被认为是最有希望得到广泛应用的硼化物陶瓷但是，由于TiB₂等二元硼化物陶瓷和金属基体容易发生强烈的化学反应，从而使烧结性能恶化。经过多年研究，其实用化程度在不断提高，但是与普通的碳化物基硬质合金相比，这类硬质材料的强度及断裂韧性值低，用作结构材料还存在很多问题。因此，还有待于开发新型硼化物系硬质合金。    

       为了克服上述问题，本发明通过利用了二元硼化物易与金属反应的特性，在烧结过程中形成与金属基体共存的三元硼化物而消耗掉原料中的二元硼化物。本发明的三元硼化物金属陶瓷是由三元硼化物(Mo₂FeB₂、Mo₂NiB₂、WCoB等)和含有Cr、Ni、Mo、Fe等金属粘结相组成，其中三元硼化物是由硼化物合金粉和金属基体通过原位反应液相烧结而成的。其粘结相可通过控制Cr、Ni、Mo的添加量来改变其形态，从而获得所需要的材料的力学性能。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，发明一种三元硼化物金属陶瓷的制备工艺。其技术方案是一种三元硼化物金属陶瓷的制备工艺，其特征是：三元硼化物金属陶瓷是由三元硼化物(Mo₂FeB₂、Mo₂NiB₂、WCoB等)和含有Cr、Ni、Mo、Fe等金属粘结相组成，其中三元硼化物是由硼化物合金粉和金属基体通过原位反应液相烧结而成的。

       三元硼化物金属陶瓷组成成分：B 7~8%+Mo 40~50%+Cr 10%+Ni 10%+C 0.8%，Fe为余量。

具体工艺：采用硼化物粉末（如Fe-B合金粉等）和Mo、Fe等金属粉末做原料，将给定成分的混合粉末按照给定比例在湿磨机中进行混合研磨，然后干燥、造粒。采用真空液相烧结技术。制得的混合料经压制成形后进行真空烧结，在烧结过程中原位合成Mo₂FeB₂。烧结后进行研磨加工，制成三元硼化物产品。

本发明的特点是：本发明的三元硼化物金属陶瓷是由三元硼化物(Mo₂FeB₂、Mo₂NiB₂、WCoB等)和含有Cr、Ni、Mo、Fe等金属粘结相组成，其中三元硼化物是由硼化物合金粉和金属基体通过原位反应和采用真空液相烧结而成的。其粘结相可通过控制Cr、Ni、Mo的添加量来改变其形态。三元硼化物金属陶瓷以为Mo₂FeB₂为陶瓷相，Fe为金属粘结相。其中Mo₂FeB₂为正方结构，粘结相金属Fe为体心。三元硼化物陶瓷相的硬度高、弯曲强度高、密度低、断裂韧性高、耐磨性高、耐腐蚀性好，热膨胀系数与钢相近，可以作为结构材料、不锈钢涂层、防弹体等，在耐磨耐蚀的机械工程领域和军事领域应用前景被广大的专家学者看好。

具体实施方式

一种三元硼化物金属陶瓷的制备工艺，其特征是：三元硼化物金属陶瓷是由三元硼化物(Mo₂FeB₂、Mo₂NiB₂、WCoB等)和含有Cr、Ni、Mo、Fe等金属粘结相组成，其中三元硼化物是由硼化物合金粉和金属基体通过原位反应液相烧结而成的。

三元硼化物金属陶瓷组成成分：B 7~8%+Mo 40~50%+Cr 10%+Ni 10%+C 0.8%，Fe为余量。

具体工艺：采用硼化物粉末（如Fe-B合金粉等）和Mo、Fe等金属粉末做原料，将给定成分的混合粉末按照给定比例在湿磨机中进行混合研磨，然后干燥、造粒。采用真空液相烧结技术。制得的混合料经压制成形后进行真空烧结，在烧结过程中原位合成Mo₂FeB₂。烧结后进行研磨加工，制成三元硼化物产品。