[發(fā)明專利]一種WCoB-TiC-SiC復(fù)相金屬陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711049108.X
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107868898B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柯德慶;潘應(yīng)君;吳騰;張恒;王盼
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號: C22C29/14
• 分類號: C22C29/14;C22C29/02;C22C1/05;C22C1/10
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發(fā)明涉及一種WCoB?TiC?SiC復(fù)相金屬陶瓷材料及其制備方法。其技術(shù)方案是：以30～60wt%的碳化鎢粉末、3～12wt%的碳化硼粉末、6～20wt%的碳化鈦粉末、10～25wt%的鈷粉末、3～15wt%的硅粉末、3～12wt%的鉻粉末、3～12wt%的鎳粉末、3～12wt%的鉬粉末、0.3～2wt%的碳化釩粉末、0.3～2wt%的碳化鉻粉和0.3～2wt%的改性碳化硅晶須為原料，將所述原料與成型劑混合，球磨，在100~300MPa條件下壓制成型，成型后的坯體分別于200～400℃和1200～1800℃條件下保溫30～120min，即得WCoB?TiC?SiC復(fù)相金屬陶瓷材料。本發(fā)明所制制品不僅具有高硬度、高耐磨性、高耐蝕性和優(yōu)良的耐高溫性能的特點(diǎn)，且具有很高的強(qiáng)度和韌性，能滿足更加苛刻的服役條件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)相金屬陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種WCoB-TiC-SiC復(fù)相金屬陶瓷材料及其制備方法。

背景技術(shù)

硼化物陶瓷及其復(fù)合材料以其優(yōu)異的物理化學(xué)特性，成為最有發(fā)展前途的金屬陶瓷，在新材料領(lǐng)域發(fā)揮著極其重要的作用。由于二元硼化物在燒結(jié)過程中容易團(tuán)聚，并與金屬反應(yīng)生成金屬間化合物，從而降低金屬液相對硼化物的潤濕性，導(dǎo)致二元硼化物基金屬陶瓷機(jī)械性能下降。而采用原位反應(yīng)燒結(jié)合成法，使二元硼化物與金屬發(fā)生反應(yīng)生成三元硼化物，能獲得硼化物細(xì)小且均勻分布的三元硼化物基金屬陶瓷，該三元硼化物基金屬陶瓷具有良好的耐磨損、耐腐蝕、耐高溫等特性，在工程陶瓷、航空航天、核工業(yè)等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。

目前，國內(nèi)外學(xué)者研究較多也最具代表性的三元硼化物基金屬陶瓷主要包括Mo₂FeB₂基、Mo₂NiB₂基和WCoB基三類。其中，Mo₂FeB₂基金屬陶瓷具有良好的力學(xué)性能、耐磨耐蝕性，但其高溫強(qiáng)度和抗氧化性能差；Mo₂NiB₂基金屬陶瓷具有優(yōu)異的高溫性能和耐蝕性，但耐磨性和抗粘附性能差。與之相比，WCoB基金屬陶瓷具有更高的硬度、耐磨性和耐蝕性，特別是其優(yōu)異的高溫強(qiáng)度和抗高溫氧化性能是Mo₂FeB₂和Mo₂NiB₂兩種金屬陶瓷材料所不具備的。然而，WCoB基金屬陶瓷（Takagi Ken-ichi. Development and application of highstrength ternary boride base cermets. Journal of Solid State Chemistry 2006;179: 2809-2818.）因固有的脆性大，使其強(qiáng)韌性不足，應(yīng)用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的在于提供了一種WCoB-TiC-SiC復(fù)相金屬陶瓷材料的制備方法。用該方法所制備的WCoB-TiC-SiC復(fù)相金屬陶瓷材料不僅具有高硬度、高耐磨性、高耐蝕性和優(yōu)良的耐高溫性能，且具有高的強(qiáng)度和韌性。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述復(fù)相金屬陶瓷材料的原料及其含量是：碳化鎢粉末為30～60wt%；碳化硼粉末為3～12wt%；碳化鈦粉末為6～20wt%；鈷粉末為10～25wt%；硅粉末為3～15wt%；鉻粉末為3～12wt%；鎳粉末為3～12wt%；鉬粉末為3～12wt%；碳化釩粉末為0.3～2wt%；碳化鉻粉末為0.3～2wt%；改性碳化硅晶須為0.3～2wt%。

所述WCoB-TiC-SiC復(fù)相金屬陶瓷材料的制備方法是，按所述原料及其含量配料，依次按下述步驟進(jìn)行：

(1)球磨

按所述原料∶成型劑的質(zhì)量比為1∶（0.03~0.08），將所述原料與所述成型劑混合，得混合料；將所述混合料和球磨介質(zhì)加入球磨機(jī)中，球磨至粒徑≤1μm，得到球磨料。