[发明专利]一种原位生成碳化钼强化钼基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种原位生成碳化钼强化钼基复合材料，按照质量分数计，包括5％～15％碳化钼，不大于0.1％的杂质，其余为钼，以上组分质量分数之和为100％。本发明还公开了一种原位生成碳化钼强化钼基复合材料的制备方法，包括将钼粉与石墨烯粉进行球磨混合，得到混合粉末、将混合粉末进行高能球磨处理；将球磨处理后的混合粉末进行热压烧结后，去除表层的过程。本发明的原位生成碳化钼强化钼基复合材料组织均匀致密，晶粒细小，具有更高的硬度和强度；本发明一种原位生成碳化钼强化钼基复合材料的制备方法，设备要求低，制备工艺简单易行，成本低，易于实现产业化生产。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，涉及一种原位生成碳化钼强化钼基复合材料，本发明还涉及该原位生成碳化钼强化钼基复合材料的制备方法。

背景技术

钼是一种珍贵的稀有难熔金属材料，具有高的熔点、弹性模量和耐磨性、良好的导电导热性能、低的热膨胀系数、良好的耐酸碱和耐液体金属腐蚀等性能，因此钼在航空航天、电力电子、机械制造、钢铁冶金、能源化工、医疗器械、军工等各部门都有着广泛的应用前景，是不可或缺的耐高温材料之一。随着科学技术的迅猛发展，因为钼金属材料强度上的不足的原因使其难以满足更高的性能要求。因此，如何制备出高强的新型钼基材料成为必然发展趋势，而通用的手段主要分为成分设计和工艺优化两个方面。

目前钼合金研究领域主要有固溶强化钼合金、ASK掺杂钼合金、碳化物掺杂钼合金、氧化物掺杂钼合金、多组元钼合金等。它们在不同的应用领域表现出优越的性能，但同时也存在许多问题，比如强韧化效果不显著、成本高、工艺复杂等。所以研究与开发新型钼基材料十分必要和迫切。Mo₂C由于其高熔点和高硬度，良好的热稳定性和机械稳定性、极好的抗腐蚀性能等特点，已经作为增强相应用于金属陶瓷领域，但目前尚无研究开发Mo₂C增强钼基体复合材料的公开报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种原位生成碳化钼强化钼基复合材料，该复合材料组织均匀致密，硬度和强度高，本发明还提供了一种原位生成碳化钼强化钼基复合材料的制备方法，设备要求低，制备工艺简单易行。

本发明所采用的第一种技术方案是，一种原位生成碳化钼强化钼基复合材料，按照质量分数计，包括5％～15％碳化钼、不大于0.1％的杂质，其余为钼，且以上组分质量分数之和为100％。

本发明第一种技术方案的特点还在于：

碳化钼均匀分布在钼基体中，碳化钼晶粒的尺寸为1μm-3μm，钼晶粒尺寸为2μm-5μm。

本发明采用的另一种技术方案是：

一种原位生成碳化钼强化钼基复合材料的制备方法，具体按照下述步骤进行：

步骤1，将钼粉与石墨烯粉进行球磨混合，得到混合粉末；

步骤2，将混合粉末进行高能球磨处理；

步骤3，将球磨处理后的混合粉末进行热压烧结后，去除表层，得到原位生成碳化钼强化钼基复合材料。

本发明另一种技术方案的特点还在于：

步骤1中得到的混合粉末中石墨烯粉的质量分数为0.3％～0.9％。

步骤1中钼粉与石墨烯粉进行球磨混合时，通入压强为0.3-0.6MPa的Ar气气氛；球磨混合时间为6h-12h。

步骤1中球磨混合在行星式球磨机中进行，球磨罐及磨球均为玛瑙材质，球料比为1∶1-3∶1，转速为300-450r/min。

步骤2中进行高能球磨处理时，通入压强为0.3-0.6MPa的Ar气气氛；高能球磨处理的时间为15h-30h。