专利汇可以提供一种高致密及高韧性的金属材料及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种金属材料及其制备方法;本发明金属材料以Ti(C,N)为硬质相,面心立方结构的Co为粘结相,(W,Mo,Ta)C 固溶体 为润湿相;其制备方法包括(W,Mo,Ta)C固溶体制备、粘结润湿相制备、 真空 球磨、 金属陶瓷 粉末制备、成型、低压 烧结 等步骤。本发明制备得到高致密、高强韧的金属材料,其硬度平均可达HRA92.9,抗弯强度平均可达2200MPa, 断裂韧性 平均可达12MPa·m1/2。,下面是一种高致密及高韧性的金属材料及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种金属材料的制备方法,其特征在于:
所述金属材料以Ti (C,N) 为硬质相,面心立方结构的Co为粘结相,(W,Mo,Ta)C固溶体为润湿相;所述金属材料的组成及质量百分比为:Ti (C,N) 45% 50%,面心立方结构的Co ~
16% 20%,(W,Mo,Ta)C固溶体30% 35%;所述金属材料具有以下2θ角所示的X射线衍射峰:
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36.59°±0.2°、41.98°±0.2°、43.57°±0.2°、72.93°±0.2°、76.68°±0.2°、43.97°±
0.2°、50.86°±0.2°、75.33°±0.2°;所述Ti (C,N)为Ti (C0.7,N0.3),平均粒径为300~
400nm;所述面心立方结构的Co平均粒径为100 300nm;所述(W,Mo,Ta)C固溶体的平均粒径~
为80 300nm,其中钨、钼、钽和碳的原子摩尔比为3 5:2 3:1.5 2: 6.5 10;
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它包括以下制备步骤:
(1)(W,Mo,Ta)C固溶体制备:称取钨粉、钼粉、钽粉以及石墨粉,并加入稀土Re,所述稀土Re为铈族稀土中的至少一种的氧化物,然后将原料与碳化钨球一起装入不锈钢真空球磨罐进行高能球磨,再将反应产物放入高温气氛炉中,在氮氢混合气体气氛下,于800 900℃~
条件下进行热化合反应,得到(W,Mo,Ta)C固溶体粉末;
(2)粘结润湿相制备:按比例称取面心立方结构的Co粉以及步骤(1)得到的(W,Mo,Ta)C固溶体,然后混合球磨,球磨后将料浆卸出后进行喷雾制粒,获得粘结润湿相粉末并置于管式还原炉中通H2还原;
(3)真空球磨:按比例将Ti (C,N) 粉末与步骤(2)得到的粘结润湿相粉末混合,然后真空球磨;
(4)金属陶瓷粉末制备:将步骤(3)真空球磨后的料浆卸出后进行喷雾干燥后制得粒度均匀、流动性良好的金属陶瓷粉末;
(5)成型:将步骤(4)得到的金属陶瓷粉末装入模具中进行模压成型;
(6)低压烧结:将步骤(5)得到的压坯装入低压烧结炉中进行低压烧结。
2.根据权利要求1所述的金属材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中,球磨时加入占粉体质量3% 5 % 的分散剂,以酒精为球磨介质,WC-Co-Ti (C0.7,N0.3)陶瓷球为研磨~
体,球料比为1:6~8,球磨速度为500~600 转/min,球磨时间为3~5h;所述分散剂为CeO2与VC以3:1的质量比混合制成,其平均粒度为100 200nm。
~
3.根据权利要求1所述的金属材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(2)中,通H2还原时 H2流量为50 150mL/min,还原温度为300 400℃,还原时间为1 3h。
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4.根据权利要求1所述的金属材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中,真空球磨时加入占粉体质量30%~50%的石蜡,以酒精为球磨介质,WC-Co-Ti (C0.7,N0.3)陶瓷球为研磨体,球料比为1:5 8,球磨时间为48 96h。
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5.根据权利要求1所述的金属材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(5)中,采用双向压机进行模压成型,双向加压,持压10 20s,采用二次加压工艺,压制力为100 160kN。
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6.根据权利要求1所述的金属材料的制备方法,其特征在于:所述步骤(6)中,按以下工艺进行低压烧结:脱蜡1 2h,温度400℃;分1100℃、1200℃和1300℃三段固相烧结,每段保~
温30 90min;液相烧结温度1410 1500℃,于烧结结束前15 25min充入4 6MPa氩气,直至烧~ ~ ~ ~
结完成。
7.一种金属材料的制备方法,其特征在于,按如下步骤:
(1)(W,Mo,Ta)C固溶体制备:称取钨粉850g、钼粉420g、钽粉420g以及石墨粉150g,并加入75g氧化铈粉末,然后将原料与碳化钨球一起装入不锈钢真空球磨罐进行高能球磨,球料比为10:1,球磨速度为300转/min,球磨时间为36h,再将反应产物放入高温气氛炉中,在氮氢混合气体气氛下,于800℃条件下进行热化合反应60min,得到平均粒径100nm的(W,Mo,Ta)C固溶体;
(2)粘结润湿相制备:称取200nm的面心立方结构的钴粉170g,步骤(1)得到的(W,Mo,Ta)C固溶体330g,分散剂15g,其采用CeO2与VC以3:1的质量比混合制成,平均粒度为200nm,置入行星球磨机球磨筒中,加入100mL酒精,以WC-Co-Ti (C0.7,N0.3)陶瓷球为研磨体,进行高能球磨,球料比为1:8,球磨速度500转/min,球磨时间3h;球磨后将料浆卸出后进行喷雾制粒,获得粘结润湿相粉末并置于管式还原炉中通H2还原,H2流量150mL/min,还原温度350℃,还原时间2h;
(3)真空球磨:称取300nm的 Ti (C0.7,N0.3)粉末500g,与步骤(2)得到的粘结润湿相粉末混合,放入真空球磨罐中,按球料比为1:5加入WC-Co-Ti (C0.7,N0.3)陶瓷球,及500mL酒精、500g石蜡,然后将球磨罐抽真空后进行高速球磨,球磨时间72h;
(4)金属陶瓷粉末制备:将步骤(3)真空球磨后的料浆卸出后进行喷雾干燥后制得粒度均匀、流动性良好的金属陶瓷粉末;
(5)成型:将步骤(4)得到的金属陶瓷粉末装入模具中,采用双向压机进行模压成型,双向加压,持压15s、毛坯单重50g,采用二次加压工艺,压制力为160kN,成型后对压坯进行修整,检验外观质量;
(6)低压烧结:将步骤(5)得到的压坯装入低压烧结炉中,按以下工艺进行低压烧结:脱蜡2h,温度400℃;固相烧结阶段1100℃保温60 min、1200℃保温60min、1300℃保温30min;
液相烧结温度1450℃,于烧结结束前20min充入6MPa氩气,直至烧结完成,即得金属陶瓷样品。
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