[发明专利]一种难熔金属基高体积比陶瓷材料及其制备工艺

说明书

本发明第一方面提供了一种难熔金属基高体积比陶瓷材料，包括难熔金属氧化物和稀有金属作为原料，难熔金属氧化物的体积含量大于等于50％，烧结相对密度大于等于94％，杂质元素总含量小于等于1500ug/g；本发明第二方面提供了配套制备工艺，包括如下步骤：S1、将难熔金属氧化物与稀有金属进行混料；S2、将步骤S1所得混合物料进行压坯成型得到生坯；S3、将步骤S2所得生坯进行烧结得到烧结坯；S4、将步骤S3所得烧结坯进行切割、磨削加工即得；本发明所提供的制备工艺链条短，投入少，操作简单，混料相对均匀，烧结相对密度高，杂质含量低且可控；其所制得的难熔金属基高体积比陶瓷材料硬度高，耐高温，导热率高，抗压缩强度高，可以用作耐高温结构部件。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，具体而言，涉及一种难熔金属基高体积比陶瓷材料及其制备工艺。

背景技术

钨钼类难熔金属，具有高熔点，高热导率等优点。金属氧化物陶瓷材料具有优良的强度、硬度、耐高温、耐氧化、耐腐蚀、耐磨等特性，在严苛的环境条件下具有良好的高温稳定性与力学性能，属于高性能结构及功能陶瓷。如能将难熔金属与金属氧化物陶瓷材料的优点结合起来，制备一种陶瓷复合材料，其将具备高熔点、高硬度、高耐磨性、高热导率等特点。具备这些特点的材料应用于机械、电子、冶炼、能源、医学、激光、核工业及宇航等领域的潜力巨大。

目前针对难熔金属与金属氧化物的复合研究主要集中在低体积比金属氧化物陶瓷材料，低体积比的含义在于金属氧化物的含量小于等于10％，该材料主要应用于对耐磨性或结构性要求较高的领域，而无法用于有其他要求的领域，例如芯体、传热、导热、耐高温部件等。

申请内容

本发明提供了一种难熔金属基高体积比陶瓷材料及其制备工艺，能够有效解决上述问题。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种难熔金属基高体积比陶瓷材料，包括如下原料组分：难熔金属氧化物和稀有金属；

其中，难熔金属氧化物的体积含量大于等于50％；

其中，烧结相对密度大于等于94％；

其中，杂质元素总含量小于等于1500ug/g。

进一步地，难熔金属氧化物的体积含量为50％-70％，稀有金属的体积含量为30％-50％。

进一步地，难熔金属氧化物为二氧化锆。

进一步地，二氧化锆的纯度大于等于99.95体积％。

进一步地，稀有金属为钨或钼。

进一步地，钨的纯度大于等于99.95体积％，钼的纯度大于等于99.95体积％。

第二方面，本发明还提供了上述难熔金属基高体积比陶瓷材料的制备工艺，包括如下步骤：

S1、将难熔金属氧化物与稀有金属进行混料得到混合物料；

S2、将步骤S1所得混合物料进行压坯成型得到生坯；

S3、将步骤S2所得生坯进行烧结得到烧结坯；

S4、将步骤S3所得烧结坯进行切割、磨削加工即得。

进一步地，步骤S1具体包括：

将待球磨的物料加入至滚筒式混料机中，加入碳化钨球，进行球磨混料；

其中，混料时间为6小时-16小时，混料速度为30转/分钟-60转/分钟；

其中，按体积比计，碳化钨球：物料＝(3-7)：1。

进一步地，步骤S2具体包括：