[发明专利]以W/Re-B-Ni3Al-SiC合金为耐磨相的复合金属陶瓷及其制备方法与应用

摘要

本发明提供了以W/Re‑B‑Ni3Al‑SiC合金为耐磨相的复合金属陶瓷及其制备方法与应用，该复合金属陶瓷包括基体相和分布于基体相内的若干团粒，所述团粒包括耐磨相和包覆在耐磨相外部的n层过渡相，n≥1；所述n层过渡相的硬度逐渐降低，接触耐磨相的过渡相层硬度最高；所述耐磨相包括W/Re‑B‑Ni3Al‑SiC合金。本发明以W/Re‑B‑Ni3Al‑SiC合金作为超硬耐磨相，被过渡相包围在中间，形成超硬复合金属陶瓷团粒，将该复合硬质合团粒均匀分布在增韧基体相中，得到具有特殊结构的多级复合金属陶瓷，本发明中的复合金属陶瓷同时具有较高的耐磨性和较高的断裂韧性。

主权项

1.一种多级复合金属陶瓷，按照以下步骤制备得到：将硼粉置于1×10‑3Pa的真空炉中，由室温加热至1500℃并保温2h，然后随炉降温至室温；将钨粉、硼粉按摩尔比W：B＝1:4混合均匀得混合物，然后将混合物在10‑2托真空下加热至1450℃并保温90min，冷却后制得WB4结块，将WB4研磨后得到WB4预反应粉；以质量分数计，将19％的Al，9.0％的Cr，0.65％的Zr，0.6％的Y，0.6％的V，1％的B和余量的Ni混合在一起，得混合粉体；在惰性气氛下球磨混合粉体50h，得Ni3Al混合粉体；以质量分数计，将4％的SiC晶须、6％的Ni3Al和90％的WB4预反应粉混合均匀，经添加2wt.％石蜡，湿混，雾化制粒，脱蜡，烧结后制备得到，耐磨相的平均粒径为300μm；按照下述方法制备得到第一层过渡相：将92wt.％WC‑8wt.％Co和石蜡混合，得到混合物；将21.5克所述混合物与192.9克耐磨相颗粒在200r/min下进行48小时湿磨、60℃下干燥、过筛、制粒；将得到的球粒在氢气中400℃下进行0.5小时的脱蜡，然后在600℃真空条件下进行烧结，得到耐磨相与第一层过渡相组成的团粒；按照下述方法制备得到第二层过渡相：将85wt.％WC‑15wt.％Co和石蜡混合，得到混合物；将21.9克所述混合物与214.4克的耐磨相与第一层过渡相组成的团粒在200r/min下进行48小时湿磨、60℃下干燥、过筛、制粒；将得到的球粒在氢气中400℃下进行2小时的脱蜡，然后在600℃真空条件下进行烧结，得到耐磨相与第一层+第二层过渡相组成的团粒；按照下述方法制备得到第三层过渡相：将70wt.％WC‑30wt.％Co和石蜡混合，得到混合物；将21.1克所述混合物与236.3克的耐磨相与第一层+第二层过渡相组成的团粒在200r/min下进行48小时湿磨、60℃下干燥、过筛、制粒；将得到的球粒在氢气中400℃下进行2小时的脱蜡，然后在600℃真空条件下进行烧结，得到耐磨相与第一层+第二层+第三层过渡相组成的团粒；采用30wt.％WC‑70wt.％Co合金作为基体相，所述基体相的制备方法为：将30wt.％WC‑70wt.％Co和石蜡混合，得到混合物；将82.4克所述混合物与257.4克耐磨相与三层过渡相组成的团粒在200r/min下进行48小时湿磨、60℃下干燥、过筛、制粒；将得到的球粒在氢气中400℃下进行2小时的脱蜡，然后在41MPa，1200℃进行放电等离子烧结，保温5分钟，得到最终的多级复合金属陶瓷，多级复合金属陶瓷中，耐磨相‑过渡相团粒的平均粒径为330μm，以体积分数计，耐磨相52.6％，过渡相17.4％，基体相30％。