[發(fā)明專利]一種碳纖維增強(qiáng)MoCoB金屬陶瓷及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110663350.6
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113355611B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張楊楊;李文戈;趙遠(yuǎn)濤;鄧偉濤;張博文;張士陶
• 申請（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號: C22C47/14
• 分類號: C22C47/14;C22C49/02;C22C49/14;C22C101/10
• 代理公司: 上海元好知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323
• 代理人: 賈慧琴;包姝晴

本發(fā)明公開了一種碳纖維增強(qiáng)MoCoB金屬陶瓷及制備方法，該方法包含如下步驟：步驟1，配制Mo、Co、B、碳纖維的混合粉末：所述混合粉末質(zhì)量比為Mo∶Co∶B∶碳纖維＝(0.50?0.65)∶(0.30?0.40)∶(0.02?0.08)∶(0.01?0.06)；步驟2，對所述混合粉末進(jìn)行球磨，使混合粉末進(jìn)一步混合均勻；步驟3，對球磨后的混合粉末進(jìn)行干燥；步驟4，對干燥后的混合粉末使用壓型機(jī)壓型，用于降低壓型粉末內(nèi)部縫隙，排出粉末內(nèi)的空氣；步驟5，對于壓型后的混合粉末在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，得到碳纖維增強(qiáng)MoCoB金屬陶瓷。本方法制備的碳纖維增強(qiáng)MoCoB金屬陶瓷材料兼具低孔隙率、高強(qiáng)度、高硬度、良好的韌性和耐腐蝕性等優(yōu)異性能，可用于磨損、腐蝕及高溫氧化等工況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種金屬陶瓷的制備技術(shù)，具體涉及一種碳纖維增強(qiáng)MoCoB金屬陶瓷及制備方法。

背景技術(shù)

在礦上機(jī)械、機(jī)械加工、石油鉆井、冶金等領(lǐng)域，WC-Co硬質(zhì)合金已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于切削、研磨、注塑等摩擦磨損工況中。但是由于金屬鎢產(chǎn)量較低，WC的大量應(yīng)用將會不可避免的引起鎢資源的大量消耗，同時(shí)由于鎢的密度高達(dá)15.6g/cm³，致使WC-Co合金具有較大重量，增加工件的能耗。因此，探索一種不含鎢的高機(jī)械強(qiáng)度與化學(xué)穩(wěn)定性的金屬陶瓷材料是現(xiàn)在科學(xué)研究與工業(yè)生產(chǎn)的重要方向之一。

過渡金屬硼化物具有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和熱穩(wěn)定性成為硬質(zhì)合金的主要研究對象，其中三元硼化物MoCoB金屬陶瓷材料為MoCoB陶瓷相與Co相(密度為8.9g/cm³)組成的陶瓷金屬復(fù)合物材料，其兼具M(jìn)oCoB的高硬度、高強(qiáng)度、耐磨耐蝕等性能與Co金屬的高韌性、塑性等性能，同時(shí)相對WC-Co其硬度與強(qiáng)度并未降低，但重量可顯著降低。MoCoB金屬陶瓷具有極好的綜合力學(xué)性能，但在惡劣磨損環(huán)境下長時(shí)間服役時(shí)，其性能與壽命仍受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)，其硬度、強(qiáng)度、耐磨耐蝕等性能仍需要進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服MoCoB金屬陶瓷中陶瓷相與Co金屬相結(jié)合性不夠的問題，增加MoCoB金屬陶瓷性能，提高M(jìn)oCoB金屬陶瓷的硬度、耐磨性、沖擊韌性、彎曲強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度和耐腐蝕性，延長MoCoB金屬陶瓷的使用壽命。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種碳纖維增強(qiáng)MoCoB金屬陶瓷及制備方法。包含如下步驟：

步驟1，配制Mo、Co、B、碳纖維的混合粉末：所述混合粉末質(zhì)量比為Mo∶Co∶B∶碳纖維＝(0.50-0.65)∶(0.30-0.40)∶(0.02-0.08)∶(0.01-0.06)；

步驟2，對所述混合粉末進(jìn)行球磨，使混合粉末進(jìn)一步混合均勻；

步驟3，對球磨后的混合粉末進(jìn)行干燥；

步驟4，對干燥后的混合粉末使用壓型機(jī)壓型，用于降低壓型粉末內(nèi)部縫隙，排出粉末內(nèi)的空氣；

步驟5，對于壓型后的混合粉末在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，得到碳纖維增強(qiáng)MoCoB金屬陶瓷。

較佳地，步驟1中所述的Mo、Co、B、碳纖維的純度均大于99％，粒徑均為0.01-100μm。

較佳地，步驟2中，所述球磨方法為濕磨法，以無水乙醇和不銹鋼球作為球磨介質(zhì)，將步驟1配制好的混合粉末加入球磨罐中，依次加入無水乙醇和不銹鋼球進(jìn)行混合后球磨；進(jìn)一步地，所述混合粉末與所述球磨介質(zhì)的質(zhì)量比為不銹鋼球∶混合粉末∶無水乙醇＝(4-8)∶(2-4)∶(1-2)，球磨時(shí)間為10-24小時(shí)。

較佳地，步驟3中，干燥溫度為80-160℃，干燥時(shí)間為8-10小時(shí)。

較佳地，步驟4中，所述壓型的壓力為100-300MPa。