[发明专利]一种Mo5Si3-Al2O3复合材料

说明书

为了改善粉末合金的硬度、耐磨性，设计了一种Mo5Si3‑Al2O3复合材料。用MoO3粉，Mo粉，Si粉和Al粉为原料，所制得的Mo5Si3‑Al2O3复合材料，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。其中，复合材料组织均匀细小、没有明显的气孔、裂纹等缺陷，晶粒尺寸在3μm之间。复合材料表现出高的烧结致密度、硬度和断裂韧性，且具有优异的抗摩擦磨损性能。随载荷增加，其摩擦因数和磨损率降低。复合材料主要的磨损机理为氧化磨损和从低载荷下的粘着‑剥落磨损过渡到高载荷下的磨粒磨损。本发明能够为制备高性能的Mo5Si3‑Al2O3复合材料提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种粉末冶金材料，尤其涉及一种Mo5Si3-Al2O3复合材料。

背景技术

复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。

氧化铝是一种高硬度的化合物，熔点为2054℃，沸点为2980℃，在高温下可电离的离子晶体，常用于制造耐火材料。

发明内容

本发明的目的是为了改善粉末合金的硬度、耐磨性，设计了一种Mo5Si3-Al2O3复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

Mo5Si3-Al2O3复合材料的制备原料包括：纯度为99.5%，粒度为4μm的MoO3粉，纯度为99.5%，粒度为2μm的Mo粉，纯度为99.5%，粒度为3μm的Si粉和纯度为99.9%，粒度为20μm的Al粉。

Mo5Si3-Al2O3复合材料的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入球磨机中进行湿磨，球磨时间为24h。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，干燥时间为60min，干燥温度为30℃，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末加至单柱液压机中进行压制成形，压制压力为150MPa。将制好的压坯置于石墨舟皿上，放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1200℃，保温时间为90min。

Mo5Si3-Al2O3复合材料的检测步骤为：摩擦磨损实验采用TE70型摩擦磨损试验机，磨损率采用显微镜测量，磨损体积采用Micro型三维轮廓仪测定，相组成采用D240型X射线衍射仪分析，成分分析采用JS6700扫描电镜分析。

所述的Mo5Si3-Al2O3复合材料，采用机械化学还原法结合热压烧结制备的Mo5Si3-Al2O3复合材料主要物相为Mo5Si3、Al2O3和Mo3Si。复合材料组织均匀细小、没有明显的气孔、裂纹等缺陷，晶粒尺寸在3μm之间。

所述的Mo5Si3-Al2O3复合材料，细小Al2O3的引入可促进烧结和提高力学性能。复合材料表现出高的烧结致密度、硬度和断裂韧性，其致密度、硬度和断裂韧性分别为97%、1270HV和8MPa/m1/2。

所述的Mo5Si3-Al2O3复合材料，Mo5Si3-Al2O3复合材料具有优异的抗摩擦磨损性能。随载荷增加，其摩擦因数和磨损率降低。摩擦因数和磨损率分别为0.03和0.0004mm3/(N·m)。与对磨件GCr15钢球相比，其磨损率降低了近1个数量级。复合材料主要的磨损机理为氧化磨损和从低载荷下的粘着-剥落磨损过渡到高载荷下的磨粒磨损。

本发明的有益效果是：