[發明專利]一種Mo5Si3-Al2O3復合材料

在審

• 申請號: 201711219381.2
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN109836160A
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 高明超
• 申請（專利權）人: 沈陽東青科技有限公司
• 主分類號: C04B35/58
• 分類號: C04B35/58;C04B35/10;C04B35/622;C04B35/626
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為了改善粉末合金的硬度、耐磨性，設計了一種Mo5Si3?Al2O3復合材料。用MoO3粉，Mo粉，Si粉和Al粉為原料，所制得的Mo5Si3?Al2O3復合材料，其硬度、致密化程度、抗彎強度都得到大幅提升。其中，復合材料組織均勻細小、沒有明顯的氣孔、裂紋等缺陷，晶粒尺寸在3μm之間。復合材料表現出高的燒結致密度、硬度和斷裂韌性，且具有優異的抗摩擦磨損性能。隨載荷增加，其摩擦因數和磨損率降低。復合材料主要的磨損機理為氧化磨損和從低載荷下的粘著?剝落磨損過渡到高載荷下的磨粒磨損。本發明能夠為制備高性能的Mo5Si3?Al2O3復合材料提供一種新的生產工藝。

所屬技術領域

本發明涉及一種粉末冶金材料，尤其涉及一種Mo5Si3-Al2O3復合材料。

背景技術

復合材料，是由兩種或兩種以上不同性質的材料，通過物理或化學的方法，在宏觀（微觀）上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優于原組成材料而滿足各種不同的要求。復合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質細粒等。

氧化鋁是一種高硬度的化合物，熔點為2054℃，沸點為2980℃，在高溫下可電離的離子晶體，常用于制造耐火材料。

發明內容

本發明的目的是為了改善粉末合金的硬度、耐磨性，設計了一種Mo5Si3-Al2O3復合材料。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

Mo5Si3-Al2O3復合材料的制備原料包括：純度為99.5%，粒度為4μm的MoO3粉，純度為99.5%，粒度為2μm的Mo粉，純度為99.5%，粒度為3μm的Si粉和純度為99.9%，粒度為20μm的Al粉。

Mo5Si3-Al2O3復合材料的制備步驟為：將原始粉末按實驗設計方案稱重、配料，配好后倒入球磨機中進行濕磨，球磨時間為24h。球磨結束后，將制得的粒料進行真空干燥，干燥時間為60min，干燥溫度為30℃，隨后加入成形劑進行制粒。將制好的粉末加至單柱液壓機中進行壓制成形，壓制壓力為150MPa。將制好的壓坯置于石墨舟皿上，放入真空燒結爐中進行燒結，燒結溫度為1200℃，保溫時間為90min。

Mo5Si3-Al2O3復合材料的檢測步驟為：摩擦磨損實驗采用TE70型摩擦磨損試驗機，磨損率采用顯微鏡測量，磨損體積采用Micro型三維輪廓儀測定，相組成采用D240型X射線衍射儀分析，成分分析采用JS6700掃描電鏡分析。

所述的Mo5Si3-Al2O3復合材料，采用機械化學還原法結合熱壓燒結制備的Mo5Si3-Al2O3復合材料主要物相為Mo5Si3、Al2O3和Mo3Si。復合材料組織均勻細小、沒有明顯的氣孔、裂紋等缺陷，晶粒尺寸在3μm之間。

所述的Mo5Si3-Al2O3復合材料，細小Al2O3的引入可促進燒結和提高力學性能。復合材料表現出高的燒結致密度、硬度和斷裂韌性，其致密度、硬度和斷裂韌性分別為97%、1270HV和8MPa/m1/2。

所述的Mo5Si3-Al2O3復合材料，Mo5Si3-Al2O3復合材料具有優異的抗摩擦磨損性能。隨載荷增加，其摩擦因數和磨損率降低。摩擦因數和磨損率分別為0.03和0.0004mm3/(N·m)。與對磨件GCr15鋼球相比，其磨損率降低了近1個數量級。復合材料主要的磨損機理為氧化磨損和從低載荷下的粘著-剝落磨損過渡到高載荷下的磨粒磨損。

本發明的有益效果是：