CN105132784A - 一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

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刘莉
王爽
邱晶
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Abstract

本发明公开了一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料及其制备方法，所述的材料包括硼化锆16-30份、氮化钽10-18份、硅化钡5-13份、碳化钴4-10份、碳化铬6-12份、硼化钼3-7份、镁3-10份、锡2-8份、铝4-10份、铁25-40份；制备方法包括下述步骤：（1）按重量分别取上述的材料，在球磨机中球磨；（2）将步骤（1）球磨后的金属陶瓷材料和金属材料投入到热压炉内，将热压炉内温度升高为650-710℃，热压时间为1-3h，再升高热压炉内温度为1310-1390℃，保温2-4h，热压压力为60-90MPa；（3）将热压后的金属陶瓷材料冷却至室温，为抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。

Description

一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料及其制备方法
技术领域
本发明属于金属陶瓷材料领域，涉及一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
金属陶瓷既保持了陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性，又具有较好的金属韧性和可塑性。金属陶瓷为了使陶瓷既可以耐高温又不容易破碎，人们在制作陶瓷的粘土里加了些金属粉，因此制成了金属陶瓷。金属基金属陶瓷是在金属基体中加入氧化物细粉制得，又称弥散增强材料。主要有烧结铝(铝-氧化铝)、烧结铍（铍-氧化铍）、TD镍（镍-氧化钍）等。由一种或几种陶瓷相与金属相或合金所组成的复合材料。广义的金属陶瓷还包括难熔化合物合金、硬质合金、金属粘结的金刚石工具材料。金属陶瓷中的陶瓷相是具有高熔点、高硬度的氧化物或难熔化合物，金属相主要是过渡元素(铁、钴、镍、铬、钨、钼等）及其合金。金属陶瓷的抗压强度和硬度对金属陶瓷的性能产生作用较大。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的提高复合金属陶瓷材料的抗压强度和其硬度，从而提高金属陶瓷材料在用于特殊用途中的性能稳定性，因此公开了一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。
技术方案：本发明公开了一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料，所述的抗压耐高温的复合金属陶瓷材料包括下述重量的成分：
硼化锆16-30份、
氮化钽10-18份、
硅化钡5-13份、
碳化钴4-10份、
碳化铬6-12份、
硼化钼3-7份、
镁3-10份、
锡2-8份、
铝4-10份、
铁25-40份。
进一步的，所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料，所述的抗压耐高温的复合金属陶瓷材料包括下述重量的成分：
硼化锆20-26份、
氮化钽12-16份、
硅化钡7-11份、
碳化钴6-9份、
碳化铬8-10份、
硼化钼4-6份、
镁5-9份、
锡4-7份、
铝5-9份、
铁30-38份。
所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，所述的制备方法包括下述步骤：
（1）打开球磨机，球磨机中球料比为15:1-30:1，按重量分别取硼化锆16-30份、氮化钽10-18份、硅化钡5-13份、碳化钴4-10份、碳化铬6-12份、硼化钼3-7份、镁3-10份、锡2-8份、铝4-10份、铁25-40份，在球磨机中球磨2-4h；
（2）将步骤（1）球磨后的金属陶瓷材料和金属材料投入到热压炉内，将热压炉内温度升高为650-710℃，热压时间为1-3h，再升高热压炉内温度为1310-1390℃，保温2-4h，热压压力为60-90MPa；
（3）将热压后的金属陶瓷材料冷却至室温，为抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。
进一步的，所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，所述的步骤（1）中球磨机中球料比为25:1。
进一步的，所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，所述的步骤（1）中球磨机中球磨时间为3h。
进一步的，所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，所述的步骤（2）中将热压炉内温度升高为680℃，热压时间为2h。
进一步的，所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，所述的步骤（2）中再升高热压炉内温度为1350℃，保温3h。
进一步的，所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，所述的步骤（2）中热压压力为75MPa。
有益效果：本发明的复合金属陶瓷材料的制备工艺和组成配方优化过后，制备得到的金属陶瓷材料的抗压强度为245-267MPa，硬度为113-125，改进了常规的复合金属陶瓷材料的强度，改善了其机械性能，提高了其在特殊环境下的应用性能。
具体实施方式
实施例1
（1）打开球磨机，球磨机中球料比为30:1，按重量分别取硼化锆30份、氮化钽10份、硅化钡5份、碳化钴10份、碳化铬12份、硼化钼7份、镁3份、锡2份、铝10份、铁40份，在球磨机中球磨4h；
（2）将步骤（1）球磨后的金属陶瓷材料和金属材料投入到热压炉内，将热压炉内温度升高为710℃，热压时间为3h，再升高热压炉内温度为1310℃，保温2h，热压压力为90MPa；
（3）将热压后的金属陶瓷材料冷却至室温，为抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。
实施例2
（1）打开球磨机，球磨机中球料比为15:1，按重量分别取硼化锆16份、氮化钽18份、硅化钡13份、碳化钴4份、碳化铬6份、硼化钼3份、镁10份、锡8份、铝4份、铁25份，在球磨机中球磨2h；
（2）将步骤（1）球磨后的金属陶瓷材料和金属材料投入到热压炉内，将热压炉内温度升高为650℃，热压时间为1h，再升高热压炉内温度为1390℃，保温4h，热压压力为60MPa；
（3）将热压后的金属陶瓷材料冷却至室温，为抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。
实施例3
（1）打开球磨机，球磨机中球料比为30:1，按重量分别取硼化锆20份、氮化钽16份、硅化钡11份、碳化钴9份、碳化铬8份、硼化钼6份、镁9份、锡4份、铝9份、铁38份，在球磨机中球磨4h；
（2）将步骤（1）球磨后的金属陶瓷材料和金属材料投入到热压炉内，将热压炉内温度升高为710℃，热压时间为3h，再升高热压炉内温度为1310℃，保温2h，热压压力为90MPa；
（3）将热压后的金属陶瓷材料冷却至室温，为抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。
实施例4
（1）打开球磨机，球磨机中球料比为15:1，按重量分别取硼化锆26份、氮化钽12份、硅化钡7份、碳化钴6份、碳化铬10份、硼化钼4份、镁5份、锡7份、铝5份、铁30份，在球磨机中球磨2h；
（2）将步骤（1）球磨后的金属陶瓷材料和金属材料投入到热压炉内，将热压炉内温度升高为650℃，热压时间为1h，再升高热压炉内温度为1390℃，保温4h，热压压力为60MPa；
（3）将热压后的金属陶瓷材料冷却至室温，为抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。
实施例5
（1）打开球磨机，球磨机中球料比为25:1，按重量分别取硼化锆23份、氮化钽14份、硅化钡9份、碳化钴8份、碳化铬9份、硼化钼5份、镁7份、锡6份、铝7份、铁34份，在球磨机中球磨3h；
（2）将步骤（1）球磨后的金属陶瓷材料和金属材料投入到热压炉内，将热压炉内温度升高为680℃，热压时间为2h，再升高热压炉内温度为1350℃，保温3h，热压压力为75MPa；
（3）将热压后的金属陶瓷材料冷却至室温，为抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。
对比例1
（1）打开球磨机，球磨机中球料比为30:1，按重量分别取硼化锆30份、氮化钽10份、碳化钴10份、碳化铬12份、镁3份、锡2份、铝10份、铁40份，在球磨机中球磨4h；
（2）将步骤（1）球磨后的金属陶瓷材料和金属材料投入到热压炉内，将热压炉内温度升高为710℃，热压时间为3h，再升高热压炉内温度为1310℃，保温2h，热压压力为90MPa；
（3）将热压后的金属陶瓷材料冷却至室温，为抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。
对比例2
（1）打开球磨机，球磨机中球料比为30:1，按重量分别取硼化锆30份、硅化钡5份、碳化铬12份、硼化钼7份、镁3份、锡2份、铝10份、铁40份，在球磨机中球磨4h；
（2）将步骤（1）球磨后的金属陶瓷材料和金属材料投入到热压炉内，将热压炉内温度升高为710℃，热压时间为3h，再升高热压炉内温度为1310℃，保温2h，热压压力为90MPa；
（3）将热压后的金属陶瓷材料冷却至室温，为抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。
制备得到的复合金属陶瓷材料的抗压强度和硬度如下表所示：
抗压强度（MPa） 硬度
实施例1 247 113
实施例2 245 114
实施例3 261 119
实施例4 262 117
实施例5 267 125
对比例1 225 101
对比例2 220 104

Claims (8)

1.一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料，其特征在于，所述的抗压耐高温的复合金属陶瓷材料包括下述重量的成分：
硼化锆16-30份、
氮化钽10-18份、
硅化钡5-13份、
碳化钴4-10份、
碳化铬6-12份、
硼化钼3-7份、
镁3-10份、
锡2-8份、
铝4-10份、
铁25-40份。
2.根据权利要求1所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料，其特征在于，所述的抗压耐高温的复合金属陶瓷材料包括下述重量的成分：
硼化锆20-26份、
氮化钽12-16份、
硅化钡7-11份、
碳化钴6-9份、
碳化铬8-10份、
硼化钼4-6份、
镁5-9份、
锡4-7份、
铝5-9份、
铁30-38份。
3.根据权利要求1所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括下述步骤：
（1）打开球磨机，球磨机中球料比为15:1-30:1，按重量分别取硼化锆16-30份、氮化钽10-18份、硅化钡5-13份、碳化钴4-10份、碳化铬6-12份、硼化钼3-7份、镁3-10份、锡2-8份、铝4-10份、铁25-40份，在球磨机中球磨2-4h；
（2）将步骤（1）球磨后的金属陶瓷材料和金属材料投入到热压炉内，将热压炉内温度升高为650-710℃，热压时间为1-3h，再升高热压炉内温度为1310-1390℃，保温2-4h，热压压力为60-90MPa；
（3）将热压后的金属陶瓷材料冷却至室温，为抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。
4.根据权利要求3所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中球磨机中球料比为25:1。
5.根据权利要求3所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中球磨机中球磨时间为3h。
6.根据权利要求3所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（2）中将热压炉内温度升高为680℃，热压时间为2h。
7.根据权利要求3所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（2）中再升高热压炉内温度为1350℃，保温3h。
8.根据权利要求3所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤（2）中热压压力为75MPa。
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