CN100484661C - 一种含碳化硅、铁、碳、铬的钼基金属陶瓷 - Google Patents

Abstract

一种含碳化硅、铁、钼、碳、铬的钼基金属陶瓷材料。将碳化硅、铁、钼、碳、铬粉末，粉碎到粒径小于0.5μm，压坯后烧结成形。其硬度和耐磨性高于铁、钼系的合金材料，冲击韧度高于碳化硅陶瓷材料。它的制备方法包括球磨粉碎、使用模具压坯成型，经过无氧化条件下的烧结获得。

Description

一种含碳化硅、铁、碳、铬的钼基金属陶瓷

一、技术领域

本发明属于金属陶瓷材料领域，特别是涉及一种含碳化硅、铁、碳、铬的钼基金属陶瓷材料。

二、背景技术

碳化硅陶瓷有高的硬度和耐磨性，但是韧性较差，受冲击时易于破碎。采用细化晶粒技术和增加致密度技术的碳化硅陶瓷，韧性得到了提高，但相对于金属材料，其韧性指标还相差甚远。美国专利20030167969公开了一种多元陶瓷与金属组合的金属陶瓷，既能有金属组分的良好韧性，又能有陶瓷材料的高硬度和高耐磨性。但多元陶瓷各自对烧结温度要求不同，给烧结工艺带来困难。中国专利92114875.5公开了一种自蔓延烧结的金属陶瓷，但采用自蔓延烧结的工艺技术还不能大量工业化应用。

三、发明内容

为了克服碳化硅陶瓷冲击韧度低以及钼与铁材料的硬度和耐磨性不够高的缺点，本发明提供了一种含碳化硅、铁、碳、铬的钼基金属陶瓷材料。

本发明利用钼、铁、碳、铬元素在烧结中的相互反应，形成钼、铁、碳、铬的化合物和固溶体。可以获得硬度高于一般金属，而脆性远低于陶瓷的材料。利用金属固溶体的相变特点，可以通过热处理改善力学性能。将钼、铁、碳、铬的化合物与陶瓷组合，经过合理的热处理，可以获得冲击韧度高、硬度高和耐磨性好的金属陶瓷。本发明所采用的技术方案是：将钼、铁、碳、铬合金所具有的特性与碳化硅陶瓷的特性相结合，两者相互取长补短，可以获得冲击韧度较高、硬度较高、耐磨性较好的金属陶瓷。通过热处理改变固溶体的溶解度，提高合金物相的硬度和耐磨性。采用钼、铁、碳、铬、碳化硅的粉末原料，按一定比例进行混合，通过对粉料的球磨、压坯和烧结成形，然后将烧结体进行热处理。具体制备工艺如下：

(1)配料与混合

将工业纯的钼、铁、碳、铬、碳化硅粉末原料按下述的具体重量百分配比混合：

SiC                  21％

Fe                   13％

Mo                   60％

C                    0.4％

Al                   0.6％

Cr                   5％

上述配方中的铝、铬为助烧剂并具有拟制晶粒长大等方面的作用；钼的加入可以明显改善材料冲击韧度；铁可以与添加的其它元素形成固溶体和合金化合物，有利于强度和冲击韧度指标的提高；碳化硅能够提高材料的硬度和耐磨性。

(2)制粉

将混合后的粉料放入球磨机的磨罐中进行球磨。球磨时间依原始粉末的粒度不同而不同，一般在4～6小时。粉料的粒度小于0.5μm后即可使用。

(3)压坯

将磨好的粉料加入5％的动物骨胶作为临时成型剂，通过模压制成压坯。

(4)烧结成形

在无氧条件下把压坯加热到1600℃范围进行烧结，烧结时的保温时间与压坯尺寸的大小有关，一般保温为3～5小时。烧结后随炉降温冷却。

本发明的突出效果是：含碳化硅、铁、碳、铬的钼基金属陶瓷硬度和耐磨性高于铁、钼系合金，冲击韧度高于碳化硅陶瓷。通过热处理后，其中金属相中固溶体的硬度和耐磨性得到了提高。碳化硅相的分布较为均匀，使材料具有高的抗磨损能力，铁和钼金属相的存在改善了材料的韧性。

本发明的金属陶瓷主要用于腐蚀条件下的耐磨和抗冲击构件，例如腐蚀环境下泥浆泵的壳体和叶轮、化工设备中高压管路的弯头、海洋机械的耐磨构件等。

四、具体实施方式

实施例1

对工业纯的铁、钼、碳、硼、二氧化锆粉末原料进行配比和混合，具体重量百分配比如下：

SiC               21％

Fe                13％

Mo                60％

C                 0.4％

Al                0.6％

Cr                5％

利用摆式球磨机对上述粉料进行球磨。粉料粒径小于0.5μm后，加入5％的动物骨胶作为临时成型剂，通过模压成为压坯。将压坯放入烧结炉中加热到1600℃，保温3小时，随炉冷至室温后出炉。

Claims (1)

1.一种含碳化硅、铁、碳、铬的钼基金属陶瓷材料，其特征为该金属陶瓷材料的重量百分配比为：SiC 21％；Fe 13％；Mo 60％；C 0.4％；Al 0.6％；Cr 5％。