[发明专利]一种具有梯度晶粒的碳化硼轴承的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有梯度晶粒的碳化硼轴承的制备方法，包括制备烧结模具，所述模具包括模冲和模套，所述模冲从心部至外层分为三层，分别为第一模冲、第二模冲、第三模冲，各模冲之间呈套筒结构；将碳化硼粉末置于所述模具中；沿着模冲的轴向方向分别对所述第一模冲、第二模冲、第三模冲施加不同的压力，烧结。本发明烧结模具结构简单，操作方便，制备出来的碳化硼轴承沿径向的晶粒度呈梯度分布，不仅可以减小轴承内部应力集中现象，而且当梯度层材料分布合理时，能够有效的降低“边缘效应”，提高轴承的承载能力以及使用寿命。

技术领域

本发明属于轴承制备技术领域，具体涉及一种具有梯度晶粒的碳化硼轴承的制备方法。

背景技术

碳化硼由碳、硼两种元素组成，其化学计量式为B₄C，晶胞呈六棱形多面结构，同时碳化硼具有许多的同素异构体，如具有斜方六面体结构的B₁₃C₂、B₁₂C₃以及与之相接近的B₁₃C₃相，正是由于碳化硼复杂的晶体结构以及多种多样的同素异构体使得碳化硼具备优良的物理性能。

碳化硼材料作为一种硬度大、熔点高，耐磨损、耐腐蚀性能好，自润滑及制自抛光性能优良的稳定性材料，被广泛的应用于陶瓷、工业材料、航空航天以及汽车、机械零部件等领域。

功能梯度材料作为一种新型的功能材料，在各个领域已经得到了广泛的应用，其不同于一般的复合材料具有分散相分布均匀并且整体性能统一的特征。但在很多情况下，人们往往希望在材料的两侧表现出不同的性能，因此对功能梯度材料的研究一度成为当时的热点。

热压烧结是一种典型的快速烧结的方法，近年来被广泛应用于各类粉末冶金材料的制备中，其基本原理是通过施加力和温度场促进粉末收缩，也可以在热力基础上再施加电流，以达到快速致密化。

传统方法制备的碳化硼轴承材料内部组织往往是由单晶组成，细晶的碳化硼轴承强度硬度高、耐磨损性能好，但在抗高温蠕变性能方面却存在明显得不足；而晶粒为粗晶时，则存在强度低，耐腐蚀、耐磨损差等缺点。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

作为本发明其中一个方面，本发明提供一种具有梯度晶粒的碳化硼轴承的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种具有梯度晶粒的碳化硼轴承的制备方法，其包括，

制备烧结模具，所述模具包括模冲和模套，所述模冲从心部至外层分为三层，分别为第一模冲、第二模冲、第三模冲，各模冲之间呈套筒结构；

将碳化硼粉末置于所述模具中；

沿着模冲的轴向方向分别对所述第一模冲、第二模冲、第三模冲施加不同的压力，烧结。

作为本发明所述的具有梯度晶粒的碳化硼轴承的制备方法的一种优选方案：所述施加不同的压力，为对所述第一模冲施加25～35MPa的压力、对所述第二模冲施加30～35MPa的压力、对所述第三模冲施加35～40MPa的压力。

作为本发明所述的具有梯度晶粒的碳化硼轴承的制备方法的一种优选方案：所述模具，其组成部分除保温材料外均为导电石墨或耐高温金属材料。

作为本发明所述的具有梯度晶粒的碳化硼轴承的制备方法的一种优选方案：所述烧结，温度为1600℃，保温时间5min。

作为本发明所述的具有梯度晶粒的碳化硼轴承的制备方法的一种优选方案：所述烧结，其中，烧结过程中保护气体为Ar。