[发明专利]一种硼化物改性Mo2

说明书

本发明公开了一种硼化物改性Mosubgt;2/subgt;FeBsubgt;2/subgt;基金属陶瓷及其制备方法。利用Mo、FeB、Fe、Cr、Ni、C和LaBsubgt;6/subgt;粉末原料，经混料、球磨、干燥、压制、真空烧结、冷却后，得到Mosubgt;2/subgt;FeBsubgt;2/subgt;基金属陶瓷，金属陶瓷的硬度为88.5HRA‑90.3HRA，抗弯强度为1691.93‑2099.58MPa，断裂韧性为22.7‑27.6MPa•msupgt;1/2/supgt;。本发明的成分简单，制备工艺便捷，成本较低。加入稀土元素硼化物，利用稀土元素净化晶界，同时硼化物稀土元素不掺入其他杂质，极大程度提升了金属陶瓷的综合力学性能。利用快冷方式冷却，改变部分Fe基粘结相组织，提升其综合性能。同时缩短烧结周期，降低时间成本。

技术领域

本发明属于金属陶瓷及制备技术领域，具体涉及一种硼化物改性Mo₂FeB₂基金属陶瓷及其制备方法。

背景技术

三元硼化物金属陶瓷具有密度低、硬度高、导电性好、耐磨性和耐腐蚀性较好的特点。现阶段，三元硼化物金属陶瓷硼化已经应用于注射成型模、有色金属加工刀具和窑炉的衬板等领域。

Mo₂FeB₂基金属陶瓷与其他三元硼化物金属陶瓷相比，成本低，综合力学性能更加优异，密度仅为普通硬质合金的3/5，且能够与钢基体紧密结合形成涂层材料，其成为制备工模具和耐磨件的理想材料，被广泛应用于切屑刀具，热挤压磨具和钢件涂层等。

为了提升Mo₂FeB₂基金属陶瓷综合力学性能，一些研究者研究了不同合金元素对Mo₂FeB₂基金属陶瓷综合力学性能的影响，很少能够做到同时提升金属陶瓷的抗弯强度、硬度和断裂韧性。申请号为201910110152.X的中国发明专利公开了一种稀土元素改性Mo₂FeB₂基金属陶瓷及制备方法，以Mo粉、FeB粉、Fe粉为基体成分，分别掺杂稀土粉末La粉和Y粉，经球磨、烘干、压制、烧结等工序制备出Mo₂FeB₂基金属陶瓷。上述技术得到金属陶瓷最高硬度89.1HRA，最大三点弯曲强度为1540.7Mpa。上述技术方案得到的金属陶瓷三点弯曲强度限制了其在高强度服役环境的应用，且对断裂韧性没有详细说明。有学者研究了W对多步烧结Mo₂FeB₂基金属陶瓷力学性能的影响，W的掺杂显著降低了金属陶瓷的硬度，增大了其断裂韧性，对抗弯强度略有改善，因此W与其他金属元素相同，不能同时提升金属陶瓷的硬度与断裂韧性。

另外，在原有的Mo₂FeB₂基金属陶瓷制备工艺中，真空烧结制备方法多采用随炉冷却的方法，在随炉冷却过程中，Fe基粘结相无明显组织变化。在钢的热处理淬火过程中，根据材料C含量不同，可得到残余奥氏体或马氏体，残余奥氏体可增加材料的韧性，马氏体可以提升材料的硬度。在Mo₂FeB₂基金属陶瓷中采用快冷的烧结工艺，类似于钢的热处理淬火过程，通过促使Fe基粘结相发生相变提升金属陶瓷的性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种硼化物改性Mo₂FeB₂基金属陶瓷及其制备方法，该过程可以有效提高Mo₂FeB₂基金属陶瓷的综合力学性能，能够满足一定的材料服役环境，成分简单，制备工艺便捷，烧结周期短，成本较低。

本发明采用以下技术方案：