基硬質(zhì)合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，具體設(shè)及一種M〇2FeB2基硬質(zhì)合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鶴鉆類硬質(zhì)合金具備高硬度，高耐磨性及高的耐熱性等優(yōu)點(diǎn)，但由于該類合金含 價(jià)格昂貴且作為戰(zhàn)略金屬的鶴，鉆量占材料總質(zhì)量分?jǐn)?shù)的90% W上，而使它僅在刀具，某些 模具及社漉的漉套等極有限的領(lǐng)域得到應(yīng)用。開(kāi)發(fā)出含此類貴重金屬少，同時(shí)又兼具高硬 度，高耐磨性等優(yōu)點(diǎn)的材料是當(dāng)前耐磨材料領(lǐng)域研究的重點(diǎn)之一。
[0003] 硬質(zhì)合金中常用的硬質(zhì)相材料包括:碳化物、氧化物、氮化物和棚化物。其中棚化 物具有高烙點(diǎn)、高硬度、高耐磨性和高抗腐蝕性能，被視為較有發(fā)展前景的硬質(zhì)相材料。 M〇2FeB2具有良好的耐磨性、耐腐蝕性和耐高溫性，W及高的導(dǎo)電率，在耐磨和耐蝕等領(lǐng)域中 得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。
[0004] 與TiC相比，M〇2FeB2具有更好與鋼的潤(rùn)濕性，更高的硬度。與WC相比，具有相當(dāng)?shù)膹?qiáng) 度，體積密度更小，價(jià)格便宜。齡2。6恥概念最先由日本Ken-icM化kagi提出，其采用棚化反 應(yīng)燒結(jié)的方法，利用FeB、Mo、幾基鐵粉燒結(jié)過(guò)程中S種原料之間的棚化反應(yīng)原位合成 M〇2FeB2,從而制備出M〇2FeB2金屬陶瓷。由于金屬陶瓷燒結(jié)過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行著M〇2FeB2相的形 成，因而原料的化學(xué)反應(yīng)程度對(duì)燒結(jié)溫度、反應(yīng)氣氛有著強(qiáng)烈敏感性，組織變化難W控制， 制備出的M〇2FeB2金屬陶瓷性能極其不穩(wěn)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種MosFe^基硬質(zhì)合金，所述合金的成分及其含量是:B 為9 ~16wt%，Mo為32~42wt%，Ni 為0 ~5wt%，V 為0.1 ~5wt%，Cr為2 ~llwt%，C為 1 ~3wt0/0， Ce02為0.1~1 wt%，余量為化。
[0006] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述合金的成分及其含量是:B為12~14wt%，Mo為35 ~41wt〇/〇，Ni 為0.1 ~lwt〇/〇，V為0.1 ~0.5wt〇/〇，Cr 為4 ~7wt〇/〇，C為 1.5 ~3wt〇/〇，Ce〇2 為0.2 ~ 0.5wt%，余量為化。
[0007] 在本發(fā)明進(jìn)一步地實(shí)施方案中，所述合金的成分及其含量是：B為13wt%，Mo為 39wt%，Ni 為0.2wt%，V為0.3wt%，Cr 為6wt%，C為 2.5wt%，Ce〇2為0.3wt%，余量為化。
[0008] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供所述M02化B2基硬質(zhì)合金的制備方法，具體步驟如下： 1)加上述混和料40~60wt %的無(wú)水乙醇進(jìn)行混合，再外加上述混和料3~10%的液體 石蠟為粘結(jié)劑進(jìn)行細(xì)磨混和，過(guò)400目篩后干燥壓巧和燒結(jié)。
[0009] 2)燒結(jié)是在真空爐中進(jìn)行液相燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)真空爐的真空度為1.0 X 10^1化~1.0 X IO-3Pa，燒結(jié)溫度為1200°C~1400°C，保溫時(shí)間為10~30分鐘。
[0010] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，在步驟1中，所述細(xì)磨混合是指在行星式球磨機(jī)中濕 磨，磨球?yàn)橛操|(zhì)合金球，球料比為7:1，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為3(K)r/min，球磨時(shí)間為15h。
[0011] 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，在步驟2中，所述燒結(jié)過(guò)程為W3°C/min升至400 °C，保溫15min;然后 W8°C/min升至650°C，保溫30min;然后 W5°C/min升至950°C，繼續(xù) W10 °C/min升至 1360°C ;保溫20min。
[0012] 本發(fā)明在現(xiàn)有M〇2FeB2基硬質(zhì)合金基礎(chǔ)上，對(duì)合金元素進(jìn)行了合理選擇，并通過(guò)大 量試驗(yàn)確定了合適的組分重量百分比。在上述合金組成的基礎(chǔ)上，本發(fā)明對(duì)球磨條件W及 燒結(jié)曲線進(jìn)行了科學(xué)優(yōu)化，從而獲得了一種性能優(yōu)良的M〇2FeB2基硬質(zhì)合金。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面將進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。需要指出的是，W下說(shuō)明僅僅是對(duì)本發(fā)明要求 保護(hù)的技術(shù)方案的舉例說(shuō)明，并非對(duì)運(yùn)些技術(shù)方案的任何限制。本發(fā)明的保護(hù)范圍W所附 權(quán)利要求書(shū)記載的內(nèi)容為準(zhǔn)。
[0014] 實(shí)施例1 稱取制備MosFe^基硬質(zhì)合金所需的原料粉末，包括:Mo粉，F(xiàn)eB粉，Ni粉、V粉、燈粉、C 粉、CeOsW及化粉;上述原料純度均為99%W上，粒度均是微米級(jí)。上述原料中各元素重量百 分比為 B為 13wt%，Mo 為 39wt%，Ni 為 0.2wt%，V為 0.3wt%，Cr 為 6wt%，C為 2.5wt%，Ce〇2 為 0.3wt%，余量為化。
[0015] 將上述原料混合，然后外加上述混合料50wt %的無(wú)水乙醇進(jìn)行混合，再外加上述 混和料5%的液體石蠟為粘結(jié)劑，然后放入行星式球磨機(jī)中濕磨，磨球?yàn)橛操|(zhì)合金球，球料 比為7:1，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為3(K)r/min，球磨時(shí)間為15h，球磨后過(guò)400目篩后干燥壓巧。
[0016] 然后放入真空燒結(jié)爐中進(jìn)行液相燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)真空爐的真空度為1.0 X 10^1化~ 1.0 X IQ-3Pa，具體過(guò)程為W3°C/min升至400°C，保溫15min;然后W8°C/min升至650°C，保溫 30min;然后W5°C/min升至950°C，繼續(xù)WlOtVmin升至 1360°C ;保溫20min。
[0017] 實(shí)施例2 按照GB/T9966.3-2001測(cè)定實(shí)施例1制備樣本的密度，用萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)按GB/T6569-1886標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定樣本的抗彎強(qiáng)度，用洛氏硬度計(jì)測(cè)定其硬度。另外，按照實(shí)施例1的方法，分別 制備對(duì)比例1-6,實(shí)施例和對(duì)比例的區(qū)別在于合金組分或者燒結(jié)過(guò)程有所調(diào)整，具體結(jié)果如 下：
對(duì)比例1為合金組分進(jìn)行了調(diào)整，具體為B為9wt%，Mo為42wt%，Ni為3wt%，V為3wt%，Cr為 6wt%，C為1.5wt%，Ce〇2為0.3wt%，余量為化；制備方法同實(shí)施例1; 對(duì)比例2為合金組分進(jìn)行了調(diào)整，具體為B為16wt%，Mo為40wt%，Ni為0.2wt%，V為3wt%， Cr為6wt%，C為0.5wt%，Ce〇2為3wt%，余量為化；制備方法同實(shí)施例1; 對(duì)比例3為合金組分進(jìn)行了調(diào)整，具體為B為lOwt%,Mo為35wt%，Ni為3wt%，V為0.3wt%， Cr為4wt%，C為0.5wt%，Ce〇2為0.3wt%，余量為化；制備方法同實(shí)施例1; 對(duì)比例4為合金組分進(jìn)行了調(diào)整，具體為B為12wt%，Mo為30wt%，Ni為5wt%，V為3wt%，Cr 為6wt%，C為4wt%，Ce〇2為0.3wt%，余量為化；制備方法同實(shí)施例1; 對(duì)比例5為燒結(jié)曲線有所調(diào)整，具體為W2°C/min升至400°C，保溫15min;然后W6°C/ min 升至 650°C，保溫 30min;然后 W3°C/min 升至 950°C，繼續(xù) W8°C/min 升至 1250°C;保溫 20min;其他均同實(shí)施例1; 對(duì)比例6為燒結(jié)曲線有所調(diào)整，具體為2 TVmin升至400°C，保溫15min;然后W 6 TVmin 升至800°C，保溫30min;然后W3°C/min升至1000°C，繼續(xù)W5°C/min升至1400°C;保溫 20min〇
[0〇1引 實(shí)施例3 分別用10%鹽酸溶液、10%硝酸溶液和10%硫酸溶液對(duì)實(shí)施例1和對(duì)比例1 -6的樣本進(jìn)行 腐蝕試驗(yàn)，時(shí)間為36h，計(jì)算樣本在不同溶液中的腐蝕量，具體結(jié)果如下:_
實(shí)施例4 采用尾越(Ogoshi)磨損實(shí)驗(yàn)方法對(duì)實(shí)施例1和對(duì)比例1-6制備的樣本進(jìn)行耐磨性測(cè)試， 滑動(dòng)距離為600m，載荷185N，滑動(dòng)速度為2.38m/s，分別計(jì)算塊狀樣本和環(huán)狀樣本的磨損率， 具體結(jié)果如下：
本
【發(fā)明內(nèi)容】
僅僅舉例說(shuō)明了要求保護(hù)的一些具體實(shí)施方案，其中一個(gè)或更多個(gè)技術(shù)方 案中所記載的技術(shù)特征可W與任意的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案相組合，運(yùn)些經(jīng)組合而得到的技 術(shù)方案也在本申請(qǐng)保護(hù)范圍內(nèi)，就像運(yùn)些經(jīng)組合而得到的技術(shù)方案已經(jīng)在本發(fā)明公開(kāi)內(nèi)容 中具體記載一樣。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種Mo2FeB2基硬質(zhì)合金，所述合金的成分及其含量是：B為9~16wt%，Mo為32~ 42wt%，Ni 為0~5wt%，V為0.1~5wt%，Cr為2~llwt%，C為 1~3wt%，Ce〇2為0.1~lwt%，余量為 Fe〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的M〇2FeB2基硬質(zhì)合金，其特征在于，所述合金的成分及其含量 是：B為 12 ~14wt%，Mo為 35 ~41wt%，Ni 為 0.1 ~lwt%，V為 0.1 ~0.5wt%，Cr為4~7wt%，C為 1.5 ~3wt%，Ce〇2為0 · 2 ~0 · 5wt%，余量為 Fe。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的M〇2FeB2基硬質(zhì)合金，其特征在于，所述合金的成分及其含量 是：B為 13wt%，Mo為 39wt%，Ni 為0 · 2wt%，V為0 · 3wt%，Cr 為6wt%，C為 2 · 5wt%，Ce〇2為0 · 3wt%，余 量為Fe。4. 一種制備權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述M〇2FeB2基硬質(zhì)合金的方法，具體步驟如下： 1) 加上述混和料40~60wt %的無(wú)水乙醇進(jìn)行混合，再外加上述混和料3~10 %的液體 石蠟為粘結(jié)劑進(jìn)行細(xì)磨混和，過(guò)400目篩后干燥壓坯和燒結(jié)； 2) 燒結(jié)是在真空爐中進(jìn)行液相燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)真空爐的真空度為1 .OX H^Pa~1 .ΟΧ 10- 3Pa，燒結(jié)溫度為1200 °C~1400 °C，保溫時(shí)間為10~30分鐘。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述M〇2FeB2基硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，在步驟1中，所述細(xì) 磨混合是指在行星式球磨機(jī)中濕磨，磨球?yàn)橛操|(zhì)合金球，球料比為7:1，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為300r/ min，球磨時(shí)間為15h。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述M〇2FeB2基硬質(zhì)合金的制備方法，其特征在于，在步驟2中，所述燒 結(jié)過(guò)程為以3°C/min升至400°C，保溫15min;然后以8°C/min升至650°C，保溫30min;然后以5 °C/min升至950°C，繼續(xù)以 10°C/min升至 136CTC ;保溫20min。
【專利摘要】本發(fā)明屬于材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種Mo2FeB2基硬質(zhì)合金及其制備方法。所述合金的成分及其含量是：B為9～16wt%，Mo為32～42wt%，Ni為0～5wt%，V為0.1～5wt%，Cr為2～11wt%，C為1～3wt%，CeO2為0.1～1wt%，余量為Fe。
【IPC分類】C22C33/02, C22C1/05, C22C38/18, C22C38/36, C22C38/46, C22C32/00, C22C38/44, C22C30/00, C22C38/12, C22C38/24, C22C38/08, C22C38/54, C22C38/22, B22F9/04, C22C38/32, C22C38/56, B22F3/10
【公開(kāi)號(hào)】CN105603331
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610017566
【發(fā)明人】張網(wǎng)根
【申請(qǐng)人】江蘇千博機(jī)械科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年1月12日