[发明专利]一种添加纳米稀土氧化物的金刚石复合材料及其制备方法

说明书

一种添加纳米稀土氧化物的金刚石复合材料及其制备方法，金刚石复合材料是由胎体材料和金刚石颗粒混合后烧结而成，胎体材料是由纳米稀土氧化物与基体材料构成，所述的纳米稀土氧化物为氧化钇、氧化镧、氧化铈、氧化镨或氧化铷；所述基体材料为WC粉、663青铜粉、YG6合金粉、Ni粉和Mn粉的混合物。将添加纳米稀土氧化物的基体材料与金刚石混合，采用热压法烧结，制得纳米稀土氧化物弥散强化的金刚石复合材料。利用纳米稀土氧化物具有高的热力学稳定性，不溶于基体材料和低扩散的特性，起到纳米弥散强化的作用，显著提高基体材料强度、硬度和耐磨性，大大延长了金刚石复合材料的工作寿命，提高了工作效率。

技术领域

本发明涉及一种添加纳米稀土氧化物的金刚石复合材料及其制备方法，属于制备技术领域。

背景技术

金刚石复合材料主要是将金刚石颗粒作为硬质相，以金属或合金为基体材料，加入一定比例粘结剂，通过热压、浸渍等方法烧结成型，应用于不同需求的耐磨切削工件中。基体材料在使用过程中磨损均匀使金刚石颗粒裸露用以磨蚀或切削。因此金刚石复合材料的工作能力很大程度上取决于基体材料的性能，要有相当的强度，硬度和耐磨性。一般通过调节金属或合金的成分和配比，粘结剂的含量和比例，烧结方式和温度等改善基体材料强度、硬度和耐磨性以增加金刚石复合材料使用寿命和工作效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种添加纳米稀土氧化物的金刚石复合材料，利用纳米稀土氧化物如氧化钇、氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化铷等具有高的热力学稳定性，不溶于基体材料和低扩散性的特性，起到纳米弥散强化的作用，既能提高基体材料强度和硬度，又使塑形和韧性下降不大，从而提高金刚石复合材料的使用寿命和工作效率。

本发明的第二个目的是提供上述金刚石复合材料的制备方法。

本发明之一种添加纳米稀土氧化物的金刚石复合材料，是由胎体材料和金刚石颗粒混合后烧结而成，胎体材料是由纳米稀土氧化物与基体材料构成，所述的纳米稀土氧化物为氧化钇、氧化镧、氧化铈、氧化镨或氧化铷；所述基体材料为WC粉、663青铜粉、YG6合金粉、Ni粉和Mn粉的混合物。

一种添加纳米稀土氧化物的金刚石复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)纳米稀土氧化物分散方法有两种：

第一种方法是将纳米稀土氧化物倒入分散液中，采用超声波充分分散纳米颗粒，将基体材料倒入分散液中，使用玻璃棒或者磁力搅拌机搅拌使其充分混合；纳米稀土氧化物和基体材料均匀混合在一起，形成胎体材料；

第二种方法是将纳米稀土氧化物和基体材料倒入球磨罐中，加入适量分散液，使用行星球磨机混合；纳米稀土氧化物和基体材料均匀混合在一起；形成形成胎体材料；

2)金刚石颗粒加入清洗剂进行超声清洗并用真空干燥箱干燥；

3)将步骤1)中的胎体材料和步骤2)中的金刚石颗粒在坩埚中搅拌，加入适量分散液润湿便于混合均匀，得到烧结所需的混合原料；

4)将步骤3)中得到的混合原料填入石墨模具中，石墨模具装入热压炉内，热压炉抽真空至0.1Pa以下；以3～8℃/min预热升温至200℃，以8～16℃/min升温至850℃，再以3～8℃/min升温至930℃～1120℃，加压10～30MPa并保温4～16分钟，撤去压力后自然冷却至室温，得到添加纳米稀土氧化物的金刚石复合材料。

所述步骤1)使用的纳米稀土氧化物为氧化钇、氧化镧、氧化铈、氧化镨或氧化铷。

所述步骤1)和步骤3)使用的分散液为乙醇、丙酮、丙三醇或异丙醇。

所述步骤2)使用的金刚石为人造金刚石。

所述步骤2)使用的清洗剂为硝酸、盐酸、丙酮或乙醇；