[发明专利]一种碳纤维增强MoCoB金属陶瓷及制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维增强MoCoB金属陶瓷及制备方法，该方法包含如下步骤：步骤1，配制Mo、Co、B、碳纤维的混合粉末：所述混合粉末质量比为Mo∶Co∶B∶碳纤维＝(0.50‑0.65)∶(0.30‑0.40)∶(0.02‑0.08)∶(0.01‑0.06)；步骤2，对所述混合粉末进行球磨，使混合粉末进一步混合均匀；步骤3，对球磨后的混合粉末进行干燥；步骤4，对干燥后的混合粉末使用压型机压型，用于降低压型粉末内部缝隙，排出粉末内的空气；步骤5，对于压型后的混合粉末在惰性气体保护下进行高温烧结，得到碳纤维增强MoCoB金属陶瓷。本方法制备的碳纤维增强MoCoB金属陶瓷材料兼具低孔隙率、高强度、高硬度、良好的韧性和耐腐蚀性等优异性能，可用于磨损、腐蚀及高温氧化等工况。

技术领域

本发明涉及一种金属陶瓷的制备技术，具体涉及一种碳纤维增强MoCoB金属陶瓷及制备方法。

背景技术

在矿上机械、机械加工、石油钻井、冶金等领域，WC-Co硬质合金已经被广泛应用于切削、研磨、注塑等摩擦磨损工况中。但是由于金属钨产量较低，WC的大量应用将会不可避免的引起钨资源的大量消耗，同时由于钨的密度高达15.6g/cm³，致使WC-Co合金具有较大重量，增加工件的能耗。因此，探索一种不含钨的高机械强度与化学稳定性的金属陶瓷材料是现在科学研究与工业生产的重要方向之一。

过渡金属硼化物具有较高的强度、硬度、耐磨性和热稳定性成为硬质合金的主要研究对象，其中三元硼化物MoCoB金属陶瓷材料为MoCoB陶瓷相与Co相(密度为8.9g/cm³)组成的陶瓷金属复合物材料，其兼具MoCoB的高硬度、高强度、耐磨耐蚀等性能与Co金属的高韧性、塑性等性能，同时相对WC-Co其硬度与强度并未降低，但重量可显著降低。MoCoB金属陶瓷具有极好的综合力学性能，但在恶劣磨损环境下长时间服役时，其性能与寿命仍受到严重挑战，其硬度、强度、耐磨耐蚀等性能仍需要进一步提高。

发明内容

本发明的目的是为了克服MoCoB金属陶瓷中陶瓷相与Co金属相结合性不够的问题，增加MoCoB金属陶瓷性能，提高MoCoB金属陶瓷的硬度、耐磨性、冲击韧性、弯曲强度、断裂强度和耐腐蚀性，延长MoCoB金属陶瓷的使用寿命。

为了达到上述目的，本发明提供了一种碳纤维增强MoCoB金属陶瓷及制备方法。包含如下步骤：

步骤1，配制Mo、Co、B、碳纤维的混合粉末：所述混合粉末质量比为Mo∶Co∶B∶碳纤维＝(0.50-0.65)∶(0.30-0.40)∶(0.02-0.08)∶(0.01-0.06)；

步骤2，对所述混合粉末进行球磨，使混合粉末进一步混合均匀；

步骤3，对球磨后的混合粉末进行干燥；

步骤4，对干燥后的混合粉末使用压型机压型，用于降低压型粉末内部缝隙，排出粉末内的空气；

步骤5，对于压型后的混合粉末在惰性气体保护下进行高温烧结，得到碳纤维增强MoCoB金属陶瓷。

较佳地，步骤1中所述的Mo、Co、B、碳纤维的纯度均大于99％，粒径均为0.01-100μm。

较佳地，步骤2中，所述球磨方法为湿磨法，以无水乙醇和不锈钢球作为球磨介质，将步骤1配制好的混合粉末加入球磨罐中，依次加入无水乙醇和不锈钢球进行混合后球磨；进一步地，所述混合粉末与所述球磨介质的质量比为不锈钢球∶混合粉末∶无水乙醇＝(4-8)∶(2-4)∶(1-2)，球磨时间为10-24小时。

较佳地，步骤3中，干燥温度为80-160℃，干燥时间为8-10小时。

较佳地，步骤4中，所述压型的压力为100-300MPa。