[发明专利]高强度钼铁硼三元硼化物材料及其制作制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度钼铁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28～60%；铬5～20%，镍3～10%，碳0.2～0.8%，钒0.5～4%，铌1～4%，钨0.3～8%，铈0.1～1%，锰1～3%，铁的含量为余量。本发明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Mo₂FeB₂基金属陶瓷材料。本发明提供高强度钼铁硼三元硼化物材料的配方设计科学、合理，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。

技术领域

本发明属于钼铁硼三元硼化物材料技术领域，具体涉及一种高强度钼铁硼三元硼化物材料及其制作制备方法。

背景技术

随着高新技术的不断发展,对材料性能的要求愈来愈高。金属陶瓷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，其密度只有传统硬质合金的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,国外的三元硼化物基金属陶瓷的硬度高达80～92HRC，抗弯强度达1000～2600MPa之间。国内对三元硼化物的研究主要集中在三元硼化物基合金和表面耐磨陶瓷涂层。目前制备Mo₂FeB₂基耐磨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。目前Mo₂FeB₂基金属陶瓷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，机械球磨混合制粉方法存在劳动强度大，效率低，噪音大，周期长，粉末易氧化的缺点，磨球与球磨罐的磨损颗粒不可避免的混入合金粉末，对合金粉末的纯度会产生一定的影响；且制粉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。机械球磨制粉得到的粉末是混合物，制坯时容易产生偏析，各种元素粉末分布不均匀，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。

发明内容

针对上述的不足，本发明目的之一在于，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铁硼三元硼化物材料。

本发明目的之二在于，提供一种制作上述高强度钼铁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铁硼三元硼化物材料，生产效率高。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：一种高强度钼铁硼三元硼化物材料，其特征在于，其的元素含量百分比为：硼(B)的含量为3～6%，钼(Mo)的含量为28～60%；铬(Cr)的含量为5～20%，镍(Ni)的含量为3～10%，碳(C)的含量为0.2～0.8%，钒(V)的含量为0.5～4%，铌(Nb)的含量为1～4%，钨(W)的含量为0.3～8%，铈(Ce)的含量为0.1～1%，锰(Mn)的含量为1～3%，铁(Fe)的含量为余量。

一种上述高强度钼铁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：其的元素含量百分比为：硼(B)的含量为3～6%，钼(Mo)的含量为28～60%；铬(Cr)的含量为5～20%，镍(Ni)的含量为3～10%，碳(C)的含量为0.2～0.8%，钒(V)的含量为0.5～4%，铌(Nb)的含量为1～4%，钨(W)的含量为0.3～8%，铈(Ce)的含量为0.1～1%，锰(Mn)的含量为1～3%，铁(Fe)的含量为余量；