[發(fā)明專利]一種硼化釕超硬合金的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711303117.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-11
• 公開（公告）號(hào): CN108165862A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周曉龍;陳力;王志勇;曹建春;黎敬濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C29/14
• 分類號(hào): C22C29/14;C22C1/05
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開了一種釕硼超硬材料的制備方法，屬于超硬材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述方法為：按照化學(xué)計(jì)量比配制Ru粉與B粉，兩種粉分別經(jīng)過(guò)濕磨后混合并進(jìn)行機(jī)械合金化，然后在鋼模中壓制成錠坯，并將該錠坯裝入石墨模具，在真空度為10^?5Pa條件下進(jìn)行微波燒結(jié)獲得硼化釕超硬合金。本發(fā)明所述方法制備得到組織均勻、致密度高、孔隙率低的釕硼材料，能夠較好的提高其物理性能；能夠提高釕、硼元素的活性，促進(jìn)釕、硼的互擴(kuò)散，加速釕硼反應(yīng)速率，有利于獲得晶粒細(xì)小的釕硼超硬材料。本發(fā)明具有高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，解決了鉑族金屬硼化物塊體材料需要高溫高壓、生產(chǎn)成本高等問題；具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種硼化釕超硬合金的制備方法，屬于超硬材料（H_V>40GPa）技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

超硬材料（HV>40GPa）因其具有高硬度、高強(qiáng)度、良好的耐磨性、表面穩(wěn)定性等優(yōu)良特性，被廣泛應(yīng)用于切削加工、耐磨涂層等領(lǐng)域，以提高工具、工件的性能和使用壽命，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著不可低估的作用。目前，金剛石仍是世界上已知的最硬材料，其維氏硬度可達(dá)到60~120GPa，如此高的硬度使其成為不可代替的切割碾磨工具。然而，金剛石有其弱點(diǎn)，其高溫?zé)岱€(wěn)定性、抗氧化性較差，不僅在高溫（＞800℃）環(huán)境下會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槭瑫r(shí)容易與鐵族金屬發(fā)生反應(yīng)生成鐵碳化合物，因此不能切割鋼和鐵等金屬，從而極大地限制了其在最為常用的鋼鐵材料加工中的應(yīng)用。所以，尋找新型高硬度材料一直是實(shí)驗(yàn)與理論工作者非常關(guān)心的研究課題。

過(guò)渡族金屬硼化物因滿足了高的價(jià)電子密度和短而強(qiáng)、具有方向性的共價(jià)鍵結(jié)合的超硬條件，可能具備超硬特性而受到人們的關(guān)注，是最有可能成為替代金剛石和立方氮化硼的新一代超硬或硬質(zhì)材料。近年來(lái)，科研學(xué)者對(duì)過(guò)渡族金屬（尤其是鉑族金屬）硼化物材料的制備進(jìn)行了大量研究，但仍存在制備工藝相對(duì)復(fù)雜，成本較高等問題，因此有待開發(fā)出一種相對(duì)簡(jiǎn)單的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種釕硼超硬材料的制備方法，該方法按照化學(xué)計(jì)量比配制Ru粉與B粉，兩種粉分別經(jīng)過(guò)濕磨后混合并進(jìn)行機(jī)械合金化，然后在鋼模中壓制成錠坯，并將該錠坯裝入石墨模具，在真空度為10^-5Pa條件下進(jìn)行微波燒結(jié)獲得硼化釕超硬合金。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述釕粉和硼粉的純度大于等于99.99%；粒度為0.5-2μm。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述釕粉和硼粉所含的Ru：B原子比為1:1~1:2。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述濕磨過(guò)程為：Ru粉與B粉按球料比為8：1、10：1或12：1的比例分別放入高速擺振球磨機(jī)的球磨罐中，以無(wú)水乙醇為助磨劑，以1000~1400r?min^-1的轉(zhuǎn)速球磨2~3h后篩分、晾干。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述機(jī)械合金化過(guò)程為：將配制好的兩種原料放入高能球磨機(jī)中，按照球料比為1:1、2:1、3:1或4:1加入鋼球，并在轉(zhuǎn)速為800~1200r?min^-1，球磨時(shí)間為8~20h條件下進(jìn)行機(jī)械合金化處理。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述鋼模中的壓制壓力為800-1200MPa。

優(yōu)選的，錠坯裝入石墨模具中進(jìn)行微波燒結(jié)，控制條件為：真空度為10^-5Pa，溫度制度為以45℃/min的升溫速率升溫到1800℃，保溫20min；然后以13℃/min的升溫速率從1800℃升溫到2200℃，保溫20min，降溫時(shí)隨爐冷卻。

本發(fā)明的有益效果：

（1）相較于傳統(tǒng)的鉑族金屬硼化物塊體合金材料制備方法，本發(fā)明制備方法更高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保；且工藝流程短、無(wú)需添加劑、制備量大；解決了鉑族金屬硼化物塊體合金材料制備需要高溫高壓、生產(chǎn)成本高等問題；具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景。