[发明专利]一种高耐磨强韧性NbC基轻质金属陶瓷合金及其制备方法

权利要求书

1.一种高耐磨强韧性NbC基轻质金属陶瓷合金，其特征在于，按重量百分比计，包括如下组分：硬质相粉末：40～60％NbC，10～32％(Nb,M)C粉末；强化相粉末：5～20％WC，2～15％TiC，2～15％TiN，2～15％Ti(C,N)，5～12％Mo₂C，0～10％TaC粉末；粘结相粉末：4～20％Ni，4～15％Mo，2～10％Cr，0～10％Fe，0～10％Co粉末；晶粒抑制剂：0.25～1.5％ZrC，0.25～2.5％VC，0.5～3.5％Cr₂C₃粉末；0.7～1.0％炭黑粉末；其中，所述硬质相粉末、强化相粉末、粘结 相粉末、晶粒抑制剂粉末以及炭黑粉末选用微米粉末、亚微米粉末 、纳米粉末中的任意一种或几种；所述(Nb,M)C的M元素为Mo,W,Ta,Ti,Zr,Cr,V固溶体粉末中的任意一种或几种，其中按照质量分数比Nb占50％～95％。

2.根据权利要求1所述的一种高耐磨强韧性NbC基轻质金属陶瓷合金的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：

(1)按比例称取相应原料粉末并进行混合，加入研磨介质、分散剂及成型剂，混合均匀后得到预备原料；

(2)将预备原料装入球磨机的研磨硬质合金球磨罐内，进行球磨后获得混合料浆；

(3)将混合料浆干燥后经过150～250目进行滤筛或喷雾制粒；

(4)将过筛后的混合物料直接装入模具中压制成坯料；

(5)先将模压成型的坯料装入低压烧结炉，再启动烧结炉电源，并依次进入加热脱脂阶段、固相烧结阶段、液相烧结阶段；在液相阶段采用低气压条件下烧结，其烧结气氛为Ar气保护，其充入气体压强为1～10MPa，液相烧结结束后进入随炉冷却阶段，然后出炉取出金属陶瓷合金。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中研磨介质为已烷或无水乙醇，其占混合料总量的质量分数为0.5～1.8％；所述分散剂为十二烷基苯璜酸、硬质酸或乙索敏，其质量分数为0.1～0.5％；所述成型剂是汽油和橡胶、石蜡、聚乙烯醇、合成橡胶、乙二醇或SBS中一种或几种为溶质，其质量分数为2～5％。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的球磨机为滚动型球磨机或行星式球磨机，所述硬质合金球的球径为6.25～10mm，球料比为4～12:l；所述球磨机的球磨转速为70～120转/分钟，球磨时间为48～144h。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，将干燥后制粒粉末填入成型模具中，然后在压强为350～500MPa下压制成所需尺寸形状的样品或产品，保压时间为15～300s。

6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述加热脱脂过程中按预热、通入气体、升温、保温控温工序进行，脱脂温度升温至450～800℃，然后保温50～100min。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述固相烧结阶段中加热温度由450～800℃升温至1250～1350℃，加热速率不超过5℃/min，在烧结温度达到900～1150℃、1200～1320℃和1340～1380℃各自范围的某一温度时分别保温45～100min。

8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述固相烧结阶段完成后进入液相烧结阶段时，以2～5℃/min的升温速率将温度升高至1410～1480℃，液相烧结阶段的保温时间为45～90min，同时通入1～10MPa的氩气气体，氩气气体纯度大于99.995％。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述液相烧结阶段完成后进入随炉冷却阶段，先将温度缓慢冷却1200℃后随炉冷却至室温后获得最终产品。