高强度钼镍硼三元硼化物材料及其制作制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度钼镍硼三元硼化物材料及其制备方法，其的元素含量百分比为：硼3～6%，钼35～55%；铬1～8%，碳0.2～0.8%，钒0.5～4%，铌1～4%，钨0.5～5%，铈0.1～1%，锰1～3%，镍的含量为余量。本发明专利技术提供的制备方法的制作工艺简易，以雾化制粉取代机械球磨制粉，在后续成型中减少了偏析的发生，提高了材料强韧性，并通过HIP热等静压烧结，获得组织致密的高强度的Mo

【技术实现步骤摘要】
高强度钼镍硼三元硼化物材料及其制作制备方法
本专利技术属于钼镍硼三元硼化物材料
，具体涉及一种高强度钼镍硼三元硼化物材料及其制作制备方法。
技术介绍
随着高新技术的不断发展,对材料性能的要求愈来愈高。金属合金材料在高温情况下具有强度高和良好的韧性和导热性,但在高温下抗氧化性较差,从而限制了其在高温下的使用。由于陶瓷材料具有良好的高熔点、高硬度、高耐磨性和高抗腐蚀性能，其密度是传统硬质合金的3/5，是种极具发展前景的硬质材料，其中三元硼化物金属陶瓷相的硬度高、断裂韧性高、耐磨性高、耐腐蚀性好且热膨胀系数与钢相近,具有十分优异的性能，是当前研究的重点课题之一。目前,国内对Mo2NiB2三元硼化物基金属陶瓷多应用于表面陶瓷涂层，采用真空液相烧结法、固相反应法、放电等离子烧结法或者氩弧熔覆法，将金属陶瓷熔覆于金属母材表面，从而获得耐磨性高、耐腐蚀性好的产品，然而涂覆于复杂形状的零部件表面受到限制。上述几种方法的粉末制备一般采用球磨破碎，机械混合，烧结过程中产生化学反应而获得三元硼化物基金属陶瓷。其中机械球磨混合制粉方法存在劳动强度大，噪音大，周期长，粉末易氧化的缺点，过程中极易产生粉尘，重金属粉尘对人体健康产生极大的伤害。机械混合得到的粉末是混合物，容易产生偏析，各种分布不均匀，烧结成型后，将影响材料的连续性，易产生孔洞裂纹等缺陷，若是表面涂层，其结合强度较差。
技术实现思路
针对上述的不足，本专利技术目的之一在于，提供一种易于实现，高熔点、高硬度、高耐磨，耐腐蚀性好，综合性能佳的高强度钼镍硼三元硼化物材料。本专利技术目的之二在于，提供一种制作上述高强度钼镍硼三元硼化物材料的制备方法，该制备方法的制作工艺简易，易于实现，能快速生产出高强度钼镍硼三元硼化物材料，生产效率高。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案是：一种高强度钼镍硼三元硼化物材料，其的元素含量百分比为：硼的含量为3～6%，钼的含量为35～55%；铬的含量为1～8%，碳的含量为0.2～0.8%，钒的含量为0.5～4%，铌的含量为1～4%，钨的含量为0.5～5%，铈的含量为0.1～1%，锰的含量为1～3%，镍的含量为余量。一种制作上述高强度钼镍硼三元硼化物材料的制备方法，其包括以下步骤：（1）配料：各元素及其质量百分比如下：硼的含量为3～6%，钼的含量为35～55%；铬的含量为1～8%，碳的含量为0.2～0.8%，钒的含量为0.5～4%，铌的含量为1～4%，钨的含量为0.5～5%，铈的含量为0.1～1%，锰的含量为1～3%，镍的含量为余量；（2）熔炼：将上述配料放入真空熔炼，熔炼时间至少1.5h，熔炼温度为1800～2000℃，在熔炼过程中生成了Mo2NiB2硬质相，通过磁力搅拌使其均匀化；（3）雾化：然后进入气雾化，气雾化压力2.5～10Mpa，雾化过程中在高速高压气流的冲击下，形成了包覆型的Mo2NiB2基三元硼化物金属陶瓷粉末；或然后进入水雾化作业，水雾化压力18-25Mpa，雾化过程中在高速高压液流的冲击下，形成了包覆型的Mo2NiB2基三元硼化物金属陶瓷粉末；（4）分析：对上述Mo2NiB2基三元硼化物金属陶瓷粉末进行过筛和粒度分析；（5）热等静压烧结：通过HIP热等静压烧结生成组织高度致密、高强度的Mo2NiB2基金属陶瓷材料。作为本专利技术的一种改进，所述步骤（5）具体包括以下步骤：（5.1）制作包套：依据所需材料的规格设计包套的结构，包套经过清洗、焊接、检漏合格后方可使用；（5.2）装粉振实：将检测合格的包套进行装粉和振实，将粉末从抽空管装入包套，并放在振动台上振动，使粉末密实；粉末必须装到抽空管下部，以确保装满；（5.3）包套抽真空：对装满粉末的包套进行抽真空处理，真空压力必须达10-4Pa，然后烧红抽空管后，立即夹扁夹断抽空管使包套密封；（5.4）热等静压烧结：将包套装炉，并以3～12℃/min的速率加热升温，至烧结温度达1200～1450℃，烧结压力80～200MPa，保温30～60min，然后随炉冷却；（5.5）后处理：出炉后做去应力退火处理，去除包套后，即得到高致密性高强度的Mo2FeB2基金属陶瓷。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供高强度钼镍硼三元硼化物材料的配方设计科学、合理，Mo2NiB2基金属陶瓷的基本成分为硬质相Mo2NiB2与粘结相Ni，Mo2NiB2的晶体结构为斜方晶系，加入适量Cr、V后转变为正方晶系，在液相烧结过程中晶粒发生不均匀性生长现象，并产生尖锐角，导致硬质相晶粒与金属粘结相的结合性较差，不利于金属陶瓷强韧性的提高。为改善其综合性能，适量加入W、Cr、等元素。W、Cr元素同时存在于硬质相和粘结相中，在硬质相中能改善Mo2NiB2基金属陶瓷的组织结构和性能；在粘结相中有利于提高合金的耐腐蚀性。添加适量的Ce、V、Cr3C2、Nb能显著抑制晶粒的长大。为降低Mo2NiB2基金属陶瓷中的含氧量，添加适量C元素还原，在烧结过程中生成CO排出。在粉末制备方面，以雾化制粉取代机械球磨制粉，避免了机械球磨制粉存在的不足，雾化制粉具有环境污染小、粉末球形度高、氧含量低以及冷却速率大等优点。由于雾化制粉得到的是包覆型的Mo2NiB2基金属陶瓷粉末，在后续成型中减少了偏析的发生，提高了材料强韧性。在成型方面，机械球磨制粉多数基于表面涂层技术，在烧结过程中形成Mo2NiB2基金属陶瓷，而整体材料为Mo2NiB2基金属陶瓷的零部件很少。采用雾化制粉，不仅可采用常规烧结成型，得到Mo2NiB2基金属陶瓷涂层；通过HIP热等静压烧结，获得组织致密的高强度的Mo2NiB2基金属陶瓷材料。通过不同的包套设计，烧结各种规格的型材或者坯料，拓展了Mo2NiB2基金属陶瓷的应用面。采用本专利技术制备的Mo2NiB2基金属陶瓷材料，拥有高熔点、高硬度、高耐磨耐腐蚀性，可作为耐高温材料、耐腐蚀材料、耐磨材料和超硬材料，综合性能好。下面结合实施例，对本专利技术作进一步说明。具体实施方式实施例1：本实施例提供的一种高强度钼镍硼三元硼化物材料，其的元素含量百分比为：硼（B）的含量为3%，钼（Mo）的含量为40%；铬（Cr）的含量为8%，碳（C）的含量为0.2%，钒(V)的含量为3%，铌(Nb)的含量为4%，钨(W)的含量为0.5%，铈(Ce)的含量为0.3%，锰(Mn)的含量为3%，镍(Ni)的含量为38%。Mo2NiB2基金属陶瓷的基本成分为硬质相Mo2NiB2与粘结相Ni，Mo2NiB2的晶体结构为斜方晶系，加入适量Cr、V后转变为正方晶系，在液相烧结过程中晶粒发生不均匀性生长现象，并产生尖锐角，导致硬质相晶粒与金属粘结相的结合性较差，不利于金属陶瓷强韧性的提高。为改善其综合性能，适量加入W、Cr、等元素。W、Cr元素同时存在于硬质相和粘结相中，在硬质相中能改善Mo2NiB2基金属陶瓷的组织结构和性能；在粘结相中有利于提高合金的耐腐蚀性。添加适量的Ce、V、Cr3C2、Nb能显著抑制晶粒的长大。为降低Mo2NiB2基金属陶瓷中的含氧量，添加适量C元素还原，在烧结过程中生成CO排出。一种制作上述高强度钼镍硼三元硼化物材料的制备方法，其包括以下步骤：（1）配料：各元素及其质量百分比如下：硼（B）的含量为3%，钼（Mo）的含量为40%；铬（Cr）的含量为8%，碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度钼镍硼三元硼化物材料，其特征在于，其的元素含量百分比为：硼的含量为3～6%，钼的含量为35～55%；铬的含量为1～8%，碳的含量为0.2～0.8%，钒的含量为0.5～4%，铌的含量为1～4%，钨的含量为0.5～5%，铈的含量为0.1～1%，锰的含量为1～3%，镍的含量为余量。

【技术特征摘要】
1.一种高强度钼镍硼三元硼化物材料，其特征在于，其的元素含量百分比为：硼的含量为3～6%，钼的含量为35～55%；铬的含量为1～8%，碳的含量为0.2～0.8%，钒的含量为0.5～4%，铌的含量为1～4%，钨的含量为0.5～5%，铈的含量为0.1～1%，锰的含量为1～3%，镍的含量为余量。2.一种制作权利要求1所述高强度钼镍硼三元硼化物材料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：（1）配料：各元素及其质量百分比如下：硼的含量为3～6%，钼的含量为35～55%；铬的含量为1～8%，碳的含量为0.2～0.8%，钒的含量为0.5～4%，铌的含量为1～4%，钨的含量为0.5～5%，铈的含量为0.1～1%，锰的含量为1～3%，镍的含量为余量；（2）熔炼：将上述配料放入真空熔炼，熔炼时间至少1.5h，熔炼温度为1800～2000℃，在熔炼过程中生成了Mo2NiB2硬质相，通过磁力搅拌使其均匀化；（3）雾化：然后进入气雾化，气雾化压力2.5～10Mpa，雾化过程中在高速高压气流的冲击下，形成了包覆型的Mo2NiB2基三元硼化物金属陶瓷粉末；或然后进入水雾化作业，水雾化压力18-25Mp...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓俊杰，罗才元，
申请(专利权)人：广东博杰特新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44