CN115849926B - 一种WC增强MoCoB基复合材料的制备方法 - Google Patents
一种WC增强MoCoB基复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115849926B CN115849926B CN202211489866.4A CN202211489866A CN115849926B CN 115849926 B CN115849926 B CN 115849926B CN 202211489866 A CN202211489866 A CN 202211489866A CN 115849926 B CN115849926 B CN 115849926B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mocob
- reinforced
- composite material
- based composite
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 12
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 10
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 6
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011195 cermet Substances 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 1
- -1 methods Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开了一种WC增强MoCoB基复合材料的制备方法。所公开的方法包括：将Mo、Co、B和WC粉的混合粉料依次进行球磨、压制成型制得坯体，之后将坯体在真空碳管炉进行烧结，制备WC增强MoCoB基复合材料；按质量百分比计：Mo为33.0％～51.0％，Co为36.0％～52.0％，B为4.0％～8.0％，WC粉为4.0％～12.0％。本发明工艺过程简单，成本较低，制备得到的复合材料包含MoCoB硬质相、Co基粘结相和WC增强相三相，且晶粒细小，综合力学性能良好。
Description
技术领域
本发明涉及一种WC增强MoCoB基复合材料的制备方法，属于结构功能材料领域。
背景技术
金属陶瓷是由金属和陶瓷原料制成的复合材料，兼有金属和陶瓷的某些优点，如前者的韧性和抗弯性，后者的耐高温、高强度和抗氧化性等，可用作导弹喷管衬套、熔炼金属的坩埚和金属切削刀具等。其中，MoCoB基金属陶瓷由MoCoB硬质相和Co粘结相组成，具有高硬度、高强度、耐磨耐蚀等优点，受到众多研究者青睐。
MoCoB基金属陶瓷的综合力学性能较好，可满足常规服役工况条件。但是在恶劣工况环境下长时间服役时，其性能仍受到一定的挑战，不仅需要较高的硬度，也需要较高的强度。因此，需要更进一步提高MoCoB基金属陶瓷的综合力学性能。《一种碳纤维增强MoCoB金属陶瓷及制备方法》[ZL 202110663350.6]专利中在MoCoB基金属陶瓷添加碳纤维来提高其力学性能，使硬度和强度得到一定程度改善。但是碳纤维属于连续纤维增强相，增强金属陶瓷时其排布具有方向性，因而利用其制备的复合材料的性能有明显的各向异性，沿纤维轴向(纵向)的力学性能要明显高于沿横向的力学性能。此外，在使用碳纤维增强MoCoB基金属陶瓷时，要充分考虑纤维的排布、含量、分布等，制造过程难度大。
发明内容
针对现有技术的缺陷或不足，本发明提供了一种WC增强MoCoB基复合材料的制备方法。
为此，本发明所提供的制备方法包括：将Mo、Co、B和WC粉的混合粉料依次进行球磨、压制成型制得坯体，之后将坯体在真空碳管炉进行烧结，制备WC增强MoCoB基复合材料；
按质量百分比计：Mo为33.0％～51.0％，Co为36.0％～52.0％，B为4.0％～8.0％，WC粉为4.0％～12.0％。
可选的，所述烧结工艺参数为：将温度自室温以5～15℃/min的升温速率升至1370～1470℃，并保温0～80min，之后炉冷至室温。
进一步，所述WC增强MoCoB基复合材料中包含三相：MoCoB硬质相，Co基粘结相，WC增强相。所述WC增强MoCoB基复合材料的硬度为88.5～90.1HRA，抗弯强度为1712.5～1922.8MPa。
与现有技术相比，①本发明工艺过程简单，成本较低，制成的WC增强MoCoB基复合材料中包含MoCoB硬质相、Co基粘结相和WC增强相，而且复合材料性能各向同性；②本发明制备得到的WC增强MoCoB基复合材料具有晶粒细小，综合力学性能良好等优点。
附图说明
图1为本发明实施例2中WC增强MoCoB基复合材料的XRD图谱；
图2为本发明实施例2中WC增强MoCoB基复合材料的显微组织照片。
具体实施方式
除非有特殊说明，本文中的科学与技术术语及方法根据相关领域普通技术人员的认识理解或采用已有相关方法实现。还应理解，本文涉及的温度、保温时长是近似值，用于说明目的。虽然与本文描述的方法和材料相似或等价的方法和材料可以用于本公开的实施，但下文描述了部分适合的方法和材料。本文提到的出版物、专利申请、专利和其他参考文献以引用方式部分纳入本文，如出现冲突，以本文为准。另外，所述材料、方法、物料配比和实施例仅是示例性的，而并不意欲进行限制。具体方案中，本领域技术人员可以根据本发明所公开内容采用常规实验时段对方法中所涉及的物质配比、操作参数取值进行优化以实现本发明的目的。
本发明所述压制成型的目的是使粉状原料初步致密化，所制得的坯体形状与大小取决于模具形状。现有陶瓷领域所用模具如容积尺寸大于3mm*3mm的模具均适用于本发明。
本发明制备方法中所涉及的烧结在真空碳管炉中进行，本领域技术人员在本发明公开内容基础上，针对不同配方材料及本发明的效果，可以采用常规实验手段对具体烧结进行优化，以下实施例所采取的具体烧结工艺仅为一种具体示例，以对本发明的方案做解释说明，本发明的烧结工艺并不限于此。烧结工艺参数示例，将温度自室温以5～15℃/min的升温速率升至1370～1470℃，并保温0～80min，之后炉冷至室温。
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明。本发明实施例中所用原材料Mo、Co、B和WC粉均为市售的化学纯粉末试剂。球磨采用行星式球磨机(QM-3SP4)。但本发明并不限于这些具体设备。
本发明中使用HRS-150型洛氏硬度计测量WC增强MoCoB基复合材料的硬度；参考国标GB/T6569-2006，采用三点弯曲试验法对WC增强MoCoB基复合材料试样的抗弯强度进行测试。
实施例1：
本实施例选用纯度不低于99.0％的Mo、Co、B和WC粉作为原料，按重量百分比为：Mo为50.0％，Co为38.0％，B为8.0％，WC为4.0％；
将混合粉末进行球磨、压坯制成圆柱状(直径44mm，高度8～9mm)坯体；
随后将坯体放入真空碳管炉中进行烧结，烧结工艺参数为：将温度自室温以5℃/min的升温速率升至1370℃，并保温0min，之后炉冷至室温。
本实施例中制备得到的WC增强MoCoB基复合材料包含MoCoB硬质相、Co基粘结相和WC增强相，其硬度为89.0HRA，抗弯强度为1712.5MPa。
实施例2：
本实施例选用纯度不低于99.0％的Mo、Co、B和WC粉作为原料，按重量百分比为：Mo为42.0％，Co为44.0％，B为6.0％，WC为8.0％；
将混合粉末进行球磨、压坯制成圆柱状(直径44mm，高度8～9mm)坯体；
随后将坯体放入真空碳管炉中进行烧结，烧结工艺参数为：将温度自室温以10℃/min的升温速率升至1420℃，并保温40min，之后炉冷至室温。
本实施例中制备得到的WC增强MoCoB基复合材料包含MoCoB硬质相、Co基粘结相和WC增强相(XRD图谱见图1)，显微组织见图2；复合材料的硬度为90.1HRA，抗弯强度为1876.3MPa。
实施例3：
本实施例选用纯度不低于99.0％的Mo、Co、B和WC粉作为原料，按重量百分比为：Mo为33.0％，Co为51.0％，B为4.0％，WC为12.0％；
将混合粉末进行球磨、压坯制成圆柱状(直径44mm，高度8～9mm)坯体；
随后将坯体放入真空碳管炉中进行烧结，烧结工艺参数为：将温度自室温以15℃/min的升温速率升至1470℃，并保温80min，之后炉冷至室温。
本实施例中制备得到的WC增强MoCoB基复合材料包含MoCoB硬质相、Co基粘结相和WC增强相，其硬度为88.5HRA，抗弯强度为1922.8MPa。
对比例：
该对比例与实施例2不同的是：原料中不包含WC粉。
该对比例得到的MoCoB基金属陶瓷包含MoCoB硬质相和Co基粘结相，其硬度为87.5HRA，抗弯强度为1591.1MPa。
上述实施例及对照例复合材料测试性能如表1所示。
表1复合材料的力学性能
| 样品 | 硬度/HRA | 抗弯强度/MPa |
| 对比例 | 87.5 | 1591.1 |
| 实施例1 | 89.0 | 1712.5 |
| 实施例2 | 90.1 | 1876.3 |
| 实施例3 | 88.5 | 1922.8 |
从表1测试结果可以看出，与对比例相比，本发明制备得到的WC增强MoCoB基复合材料硬度和抗弯强度均增大，硬度最大突破90HRA，抗弯强度最大提升约20.8％，综合力学性能得到较大幅度提升。
Claims (1)
1.一种WC增强MoCoB基复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将Mo、Co、B和WC粉的混合粉料依次进行球磨、压制成型制得坯体，之后将坯体在真空碳管炉进行烧结，制备WC增强MoCoB基复合材料；
按质量百分比计：Mo为33.0%~51.0%，Co为36.0%~52.0%，B为4.0%~8.0%，WC粉为4.0%~12.0%；
所述烧结工艺参数为：将温度自室温以5~15 ℃/min的升温速率升至1370~1470 ℃，并保温0~80 min，之后炉冷至室温；
所述WC增强MoCoB基复合材料的硬度为88.5~90.1 HRA，抗弯强度为1712.5~1922.8MPa；
所述WC增强MoCoB基复合材料中包含三相：MoCoB硬质相，Co基粘结相，WC增强相。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211489866.4A CN115849926B (zh) | 2022-11-25 | 2022-11-25 | 一种WC增强MoCoB基复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211489866.4A CN115849926B (zh) | 2022-11-25 | 2022-11-25 | 一种WC增强MoCoB基复合材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115849926A CN115849926A (zh) | 2023-03-28 |
| CN115849926B true CN115849926B (zh) | 2024-01-02 |
Family
ID=85666456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211489866.4A Active CN115849926B (zh) | 2022-11-25 | 2022-11-25 | 一种WC增强MoCoB基复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115849926B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101956117A (zh) * | 2010-10-22 | 2011-01-26 | 山东轻工业学院 | 纳米氧化锆和微米碳化钨增韧增强金属陶瓷模具材料及其制备方法 |
| CN102094144A (zh) * | 2010-12-16 | 2011-06-15 | 山东大学 | 超细WC颗粒增韧补强TiB2基复合陶瓷刀具材料及其制备方法 |
| CN107904474A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-04-13 | 北京科技大学 | 一种钼钴硼三元硼化物基金属陶瓷材料及其制备方法 |
| CN113355611A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-09-07 | 上海海事大学 | 一种碳纤维增强MoCoB金属陶瓷及制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB201318640D0 (en) * | 2013-10-22 | 2013-12-04 | Element Six Abrasives Sa | Superhard constructions & methods of making same |
-
2022
- 2022-11-25 CN CN202211489866.4A patent/CN115849926B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101956117A (zh) * | 2010-10-22 | 2011-01-26 | 山东轻工业学院 | 纳米氧化锆和微米碳化钨增韧增强金属陶瓷模具材料及其制备方法 |
| CN102094144A (zh) * | 2010-12-16 | 2011-06-15 | 山东大学 | 超细WC颗粒增韧补强TiB2基复合陶瓷刀具材料及其制备方法 |
| CN107904474A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-04-13 | 北京科技大学 | 一种钼钴硼三元硼化物基金属陶瓷材料及其制备方法 |
| CN113355611A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-09-07 | 上海海事大学 | 一种碳纤维增强MoCoB金属陶瓷及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115849926A (zh) | 2023-03-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110273092B (zh) | 一种CoCrNi颗粒增强镁基复合材料及其制备方法 | |
| CN110358960B (zh) | 一种高强高韧Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法 | |
| CN109487141B (zh) | 一种板状碳化物固溶体增韧混晶Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法 | |
| CN111349839B (zh) | 一种晶须强韧化fcc高熵合金复合材料及其制备方法 | |
| CN112853187B (zh) | 一种弱芯环结构细晶均质TiCN基金属陶瓷及其制备方法 | |
| CN104911431A (zh) | 一种强韧性超耐磨硬质合金及其制造方法 | |
| CN112647006B (zh) | 一种以碳化钨为基础的硬质合金及其制备方法 | |
| CN111235452A (zh) | 一种Ti(C,N)基硬质合金材料及其制备方法 | |
| CN111531166A (zh) | 一种提高铁基粉末冶金零件烧结致密度的方法 | |
| CN114635069A (zh) | 一种高强韧性中熵合金粘结相Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法 | |
| CN115305401A (zh) | 高熵合金-高熵陶瓷结合的碳化钨硬质合金及其制备方法 | |
| CN113620713A (zh) | 一种WC/VCx硬质材料及其制备方法和应用 | |
| CN114959406A (zh) | 一种振荡压力烧结超高温中熵陶瓷增强难熔细晶中熵合金复合材料 | |
| CN115786756B (zh) | 一种致密Mo2NiB2基金属陶瓷的制备方法 | |
| CN115849926B (zh) | 一种WC增强MoCoB基复合材料的制备方法 | |
| CN109811235B (zh) | 一种高耐磨硬质合金材料及其制备方法与应用 | |
| CN115138849B (zh) | 一种无粘结相硬质合金刀具材料的制备方法 | |
| CN115786758B (zh) | 一种Mo2FeB2-TiN基复合材料的制备方法 | |
| CN102373357B (zh) | 一种金属陶瓷组合物及其制备方法、一种金属陶瓷和一种雷蒙磨 | |
| CN112941391B (zh) | 一种含NbC的高致密复合金属陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN115637347B (zh) | 一种高强度WCoB基金属陶瓷的制备方法 | |
| CN116121579A (zh) | 一种MoCoB-WCoB基复合材料的制备方法 | |
| CN113173789A (zh) | 一种无粘结相耐腐蚀硬质合金及其生产工艺和应用 | |
| CN116121616A (zh) | 一种TiN改性Mo2NiB2基复合材料的制备方法 | |
| CN111893358A (zh) | 一种CoCrNiCuFeAl/(W,Ti)(C,N)金属陶瓷材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |