專利名稱：一種含碳及氧化鋁、氧化鈰、氧化鉻的鉬基金屬陶瓷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬陶瓷材料領(lǐng)域，特別是涉及一種含碳及氧化鋁、氧化鈰、氧化鉻的鉬基 金屬陶瓷材料。
二背景技術(shù)：
金屬陶瓷材料兼?zhèn)淞私饘俸吞沾刹牧系膬?yōu)點(diǎn)，既有一定的塑性和韌ft, 乂有良好的耐磨 性。目前己經(jīng)發(fā)展了以鎳、鐵、鈦等為基的氧化鋁系、氮化鋯系、氮化鈦系金屬陶瓷，但具 有高硬度、高耐磨、高韌性及耐化學(xué)腐蝕的金屬陶瓷一直未能得到解決。鉬具有熔點(diǎn)高、高 溫強(qiáng)度高、極好的抗熱震性能、抗化學(xué)腐蝕性能。但鉬金屬硬度低，耐磨性較差，這嚴(yán)重的 限制了鉬及鉬基材料在結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。氧化鋁具有高硬度、高耐磨、耐腐蝕、抗氧 化等一系列的優(yōu)異性能，但氧化鋁的高脆性極大地限制了它的應(yīng)用。在鉬基材料中添加氧化 鋁，可能綜合二者的優(yōu)良特性，得到硬度較高、耐磨性和韌性均較好的金屬陶瓷材料。
三
發(fā)明內(nèi)容
為了獲得高硬度、高耐磨、高韌性及耐化學(xué)腐蝕的鉬基氧化鋁金屬陶瓷，本發(fā)明提供了 一種含碳及氧化鋁、氧化鈰、氧化鉻的鉬基金屬陶瓷材料。
本發(fā)明利用碳、鉬、氧化鋁、氧化鈰、氧化鉻在燒結(jié)中的相互反應(yīng)，形成鉬、鋁、鈰、 鉻、碳的化合物和固溶體，可獲得硬度高于一般金屬，而脆性遠(yuǎn)低于陶瓷的材料。利用金屬 固溶體的相變特點(diǎn)，可通過高溫處理改善材料的力學(xué)性能。將鉬、氧化鋁與促燒劑結(jié)合，經(jīng) 過合理的高溫處理，可獲得硬度較高、耐磨性及韌性較好、耐腐蝕性能優(yōu)異的金屬陶瓷。通 過高溫處理改變材料的微觀組織結(jié)構(gòu)，提高材料的硬度和耐磨性。將碳、鉬、氧化鋁、氧化 鈰、氧化鉻粉末原料，按一定比例進(jìn)行混合，通過對(duì)粉料的球磨、壓坯、和燒結(jié)成形，然后 將燒結(jié)體進(jìn)行高溫處理。具體制備工藝如下-(1)配料與混合
將工業(yè)純的碳、鉬、氧化鋁、氧化鈰、氧化鉻粉末原料按一定比例混合，原料粉末的具 體重量百分范圍如下
c
A1203 Ce02 Cr203
0.1 0.5% 50 80% 18 40% 0.15 腦
0.3 0.5%
上述配方中鉬可以明顯改善材料的韌性氧化鋁可以提高材料的硬度和耐磨性；氧化鈰 為促燒劑并具有抑制晶粒長(zhǎng)大等方面的作用；氧化鉻起到促燒作用。(2) 制粉
將混合后的粉料放入球磨機(jī)的磨罐中進(jìn)行球磨。球磨時(shí)間依原始粉末的粒度不同而不同，通常在3 5小時(shí)。
(3) 壓坯
將磨好的粉料加入8%的橡膠膠粘成型劑，通過模壓制成壓坯。
(4) 燒結(jié)成形
在無氧條件下把壓坯加熱到1400 210(TC范圍進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)的保溫時(shí)間與壓坯尺寸的大小有關(guān)， 一般保溫為2 5小時(shí)。燒結(jié)后隨爐降溫冷卻。
本發(fā)明的突出效果是含碳及氧化鋁、氧化鈰、氧化鉻的鉬基金屬陶瓷硬度和耐磨性高于鉬系合金，韌性高于氧化鋁陶瓷，并保持了鉬及氧化鋁優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性能。通過高溫處理后，其中金屬相的硬度和耐磨性得到了提高。氧化鋁與氧化鈰、氧化鉻經(jīng)高溫處理形成新的微觀組織結(jié)構(gòu)，使材料具有高的韌性和抗磨損能力。
本發(fā)明的金屬陶瓷主要用于腐蝕條件下的耐磨和抗沖擊構(gòu)件，例如腐蝕環(huán)境下泥漿泵的殼體和葉輪、化工設(shè)備中高壓管路的彎頭、海洋機(jī)械的耐磨構(gòu)件等。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
對(duì)工業(yè)純的碳、鉬、氧化鋁、氧化鈰、氧化鉻粉末原料進(jìn)行配比和混合，具體重量百分配比如下
C 0,5%
Mo 55%A1203 35%Ce02 9%Cr203 0.5%
利用立式球磨機(jī)對(duì)上述粉料進(jìn)行球磨5小時(shí)后，加入8%的橡膠膠粘成型劑，通過模壓成為壓坯。將壓坯放入燒結(jié)爐中加熱到1600°C,保溫2.5小時(shí)，隨爐冷至室溫后出爐。
實(shí)施例2
對(duì)工業(yè)純的碳、鉬、氧化鋁、氧化鈰、氧化鉻粉末原料進(jìn)行配比和混合，具體重量百分配比如下
C 0.4%Mo 70%A1203 27% Ce02 2.2% Cr203 0.4%
利用立式球磨機(jī)對(duì)上述粉料進(jìn)行球磨3小時(shí)后，加入8%的橡膠膠粘成型劑，通過模壓成 為壓坯。將壓坯放入燒結(jié)爐中加熱到1800°C，保溫3小時(shí)，隨爐冷至室溫后出爐。
實(shí)施例3
對(duì)工業(yè)純的碳、鉬、氧化鋁、氧化鈰、氧化鉻粉末原料進(jìn)行配比和混合，具體重量百分 配比如下
c0.2%
Mo80%
A12031S%
Ce。21.5%
Cr2030.3%
利用立式球磨機(jī)對(duì)上述粉料進(jìn)行球磨3小時(shí)后，加入8%的橡膠膠粘成型劑，通過模壓成 為壓坯。將壓坯放入燒結(jié)爐中加熱到200(TC，保溫5小時(shí)，隨爐冷至室溫后出爐。
權(quán)利要求
1.一種含碳及氧化鋁、氧化鈰、氧化鉻的鉬基金屬陶瓷，將碳、鉬、氧化鋁、氧化鈰、氧化鉻粉末原料，按一定比例進(jìn)行混合，通過對(duì)粉料的球磨、壓坯、和燒結(jié)成形，然后將燒結(jié)體進(jìn)行高溫處理，其特征為該金屬陶瓷材料的重量百分配比為C 0.1～0.5％；Mo 50～80％；Al2O3 18～40％；CeO2 0.15～10％；Cr2O3 0.3～0.5％。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種含碳及氧化鋁、氧化鈰、氧化鉻的鉬基金屬陶瓷，其特征在于該 金屬陶瓷材料的最佳重量百分配比為C 0.3 0.5%; Mo 55 70%; A1203 20 35%; Ce02 0.15 5%; Cr203 0.3 0.5%。
全文摘要
一種含碳及氧化鋁、氧化鈰、氧化鉻的鉬基金屬陶瓷材料。將碳、鉬、氧化鋁、氧化鉻、氧化鈰粉末，球磨3～5小時(shí)，壓坯并燒結(jié)成形。其硬度和耐磨性高于鉬系合金材料，韌性優(yōu)于氧化鋁陶瓷材料。它的制備方法包括球磨粉碎、使用模具壓坯成型，經(jīng)過無氧化條件下的燒結(jié)獲得。
文檔編號(hào)C22C27/04GK101629262SQ200910017270
公開日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月28日
發(fā)明者劉俊濤, 春 常 申請(qǐng)人:山東大學(xué)