一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属陶瓷材料领域，涉及一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 金属陶瓷既保持了陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性 等特性，又具有较好的金属韧性和可塑性。金属陶瓷为了使陶瓷既可以耐高温又不容易破 碎，人们在制作陶瓷的粘土里加了些金属粉，因此制成了金属陶瓷。金属基金属陶瓷是在金 属基体中加入氧化物细粉制得，又称弥散增强材料。主要有烧结铝（铝-氧化铝）、烧结 铍(铍-氧化铍)、TD镍(镍-氧化I土）等。由一种或几种陶瓷相与金属相或合金所组成的复 合材料。广义的金属陶瓷还包括难熔化合物合金、硬质合金、金属粘结的金刚石工具材料。 金属陶瓷中的陶瓷相是具有高熔点、高硬度的氧化物或难熔化合物，金属相主要是过渡元 素（铁、钴、镍、铬、钨、钼等)及其合金。金属陶瓷的抗压强度和硬度对金属陶瓷的性能产生 作用较大。
【发明内容】
[0003] 要解决的技术问题：本发明的目的提高复合金属陶瓷材料的抗压强度和其硬度， 从而提高金属陶瓷材料在用于特殊用途中的性能稳定性，因此公开了一种抗压高硬度的复 合金属陶瓷材料。
[0004] 技术方案：本发明公开了一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料，所述的抗压耐高 温的复合金属陶瓷材料包括下述重量的成分： 硼化锆 16-30份、 氮化钽 10-18份、 硅化钡 5-13份、 碳化钴 4-10份、 碳化铬 6-12份、 硼化钼 3-7份、 镁 3-10份、 锡 2-8份、 错 4-10份、 铁 25-40份。
[0005] 进一步的，所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料，所述的抗压耐高温的复 合金属陶瓷材料包括下述重量的成分： 硼化锆 20-26份、 氮化钽 12-16份、 硅化钡 7-11份、 碳化钴 6-9份、 碳化铬 8-10份、 硼化钼 4-6份、 镁 5-9份、 锡 4-7份、 铝 5-9份、 铁 30-38份。
[0006] 所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，所述的制备方法包括下 述步骤： (1)打开球磨机，球磨机中球料比为15:1-30:1，按重量分别取硼化锆16-30份、氮化钽 10-18份、硅化钡5-13份、碳化钴4-10份、碳化铬6-12份、硼化钼3-7份、镁3-10份、锡2-8 份、铝4-10份、铁25-40份，在球磨机中球磨2-4h ; (2 )将步骤（1)球磨后的金属陶瓷材料和金属材料投入到热压炉内，将热压炉内温度升 高为650-7KTC，热压时间为l_3h，再升高热压炉内温度为1310-1390°C，保温2-4h，热压压 力为 60-90MPa ; (3)将热压后的金属陶瓷材料冷却至室温，为抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。
[0007] 进一步的，所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，所述的步骤 (1)中球磨机中球料比为25:1。
[0008] 进一步的，所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，所述的步骤 (1) 中球磨机中球磨时间为3h。
[0009] 进一步的，所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，所述的步骤 (2) 中将热压炉内温度升高为680°C，热压时间为2h。
[0010] 进一步的，所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，所述的步骤 (2)中再升高热压炉内温度为1350°C，保温3h。
[0011] 进一步的，所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，所述的步骤 (2)中热压压力为75MPa。
[0012] 有益效果：本发明的复合金属陶瓷材料的制备工艺和组成配方优化过后，制备得 到的金属陶瓷材料的抗压强度为245-267MPa，硬度为113-125,改进了常规的复合金属陶 瓷材料的强度，改善了其机械性能，提高了其在特殊环境下的应用性能。
【具体实施方式】
[0013] 实施例1 (1)打开球磨机，球磨机中球料比为30:1，按重量分别取硼化锆30份、氮化钽10份、硅 化钡5份、碳化钴10份、碳化铬12份、硼化钼7份、镁3份、锡2份、铝10份、铁40份，在球 磨机中球磨4h ; (2 )将步骤（1)球磨后的金属陶瓷材料和金属材料投入到热压炉内，将热压炉内温度升 高为710°C，热压时间为3h，再升高热压炉内温度为1310°C，保温2h，热压压力为90MPa ; (3)将热压后的金属陶瓷材料冷却至室温，为抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。
[0014] 实施例2 (1)打开球磨机，球磨机中球料比为15:1，按重量分别取硼化锆16份、氮化钽18份、硅 化钡13份、碳化钴4份、碳化铬6份、硼化钼3份、镁10份、锡8份、铝4份、铁25份，在球 磨机中球磨2h ; (2 )将步骤（1)球磨后的金属陶瓷材料和金属材料投入到热压炉内，将热压炉内温度升 高为650°C，热压时间为lh，再升高热压炉内温度为1390°C，保温4h，热压压力为60MPa ; (3)将热压后的金属陶瓷材料冷却至室温，为抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。
[0015] 实施例3 (1)打开球磨机，球磨机中球料比为30:1，按重量分别取硼化锆20份、氮化钽16份、硅 化钡11份、碳化钴9份、碳化铬8份、硼化钼6份、镁9份、锡4份、铝9份、铁38份，在球磨 机中球磨4h ; (2 )将步骤（1)球磨后的金属陶瓷材料和金属材料投入到热压炉内，将热压炉内温度升 高为710°C，热压时间为3h，再升高热压炉内温度为1310°C，保温2h，热压压力为90MPa ; (3)将热压后的金属陶瓷材料冷却至室温，为抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。
[0016] 实施例4 (1)打开球磨机，球磨机中球料比为15:1，按重量分别取硼化锆26份、氮化钽12份、硅 化钡7份、碳化钴6份、碳化铬10份、硼化钼4份、镁5份、锡7份、铝5份、铁30份，在球磨 机中球磨2h ; (2 )将步骤（1)球磨后的金属陶瓷材料和金属材料投入到热压炉内，将热压炉内温度升 高为650°C，热压时间为lh，再升高热压炉内温度为1390°C，保温4h，热压压力为60MPa ; (3)将热压后的金属陶瓷材料冷却至室温，为抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。
[0017] 实施例5 (1)打开球磨机，球磨机中球料比为25:1，按重量分别取硼化锆23份、氮化钽14份、硅 化钡9份、碳化钴8份、碳化铬9份、硼化钼5份、镁7份、锡6份、铝7份、铁34份，在球磨 机中球磨3h ; (2 )将步骤（1)球磨后的金属陶瓷材料和金属材料投入到热压炉内，将热压炉内温度升 高为680°C，热压时间为2h，再升高热压炉内温度为1350°C，保温3h，热压压力为75MPa ; (3)将热压后的金属陶瓷材料冷却至室温，为抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。
[0018] 对比例1 (1)打开球磨机，球磨机中球料比为30:1，按重量分别取硼化锆30份、氮化钽10份、碳 化钴10份、碳化铬12份、镁3份、锡2份、铝10份、铁40份，在球磨机中球磨4h ; (2 )将步骤（1)球磨后的金属陶瓷材料和金属材料投入到热压炉内，将热压炉内温度升 高为710°C，热压时间为3h，再升高热压炉内温度为1310°C，保温2h，热压压力为90MPa ; (3)将热压后的金属陶瓷材料冷却至室温，为抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。
[0019] 对比例2 (1)打开球磨机，球磨机中球料比为30:1，按重量分别取硼化锆30份、硅化钡5份、碳 化铬12份、硼化钼7份、镁3份、锡2份、铝10份、铁40份，在球磨机中球磨4h ; (2 )将步骤（1)球磨后的金属陶瓷材料和金属材料投入到热压炉内，将热压炉内温度升 高为710°C，热压时间为3h，再升高热压炉内温度为1310°C，保温2h，热压压力为90MPa ; (3)将热压后的金属陶瓷材料冷却至室温，为抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。
[0020] 制备得到的复合金属陶瓷材料的抗压强度和硬度如下表所示：
【主权项】
1. 一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料，其特征在于，所述的抗压耐高温的复合金属 陶瓷材料包括下述重量的成分： 硼化锆 16-30份、 氮化钽 10-18份、 硅化钡 5-13份、 碳化钴 4-10份、 碳化铬 6-12份、 硼化钼 3-7份、 镁 3-10份、 锡 2-8份、 错 4-10份、 铁 25-40份。2. 根据权利要求1所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料，其特征在于，所述的 抗压耐高温的复合金属陶瓷材料包括下述重量的成分： 硼化锆 20-26份、 氮化钽 12-16份、 硅化钡 7-11份、 碳化钴 6-9份、 碳化铬 8-10份、 硼化钼 4-6份、 镁 5-9份、 锡 4-7份、 铝 5-9份、 铁 30-38份。3. 根据权利要求1所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，其特征在 于，所述的制备方法包括下述步骤： (1)打开球磨机，球磨机中球料比为15:1-30:1，按重量分别取硼化锆16-30份、氮化钽 10-18份、硅化钡5-13份、碳化钴4-10份、碳化铬6-12份、硼化钼3-7份、镁3-10份、锡2-8 份、铝4-10份、铁25-40份，在球磨机中球磨2-4h ; (2 )将步骤（1)球磨后的金属陶瓷材料和金属材料投入到热压炉内，将热压炉内温度升 高为650-7KTC，热压时间为l_3h，再升高热压炉内温度为1310-1390°C，保温2-4h，热压压 力为 60-90MPa ; (3)将热压后的金属陶瓷材料冷却至室温，为抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。4. 根据权利要求3所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，其特征在 于，所述的步骤（1)中球磨机中球料比为25:1。5. 根据权利要求3所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，其特征在 于，所述的步骤（1)中球磨机中球磨时间为3h。6. 根据权利要求3所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，其特征在 于，所述的步骤（2)中将热压炉内温度升高为680°C，热压时间为2h。7. 根据权利要求3所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，其特征在 于，所述的步骤（2)中再升高热压炉内温度为1350°C，保温3h。8. 根据权利要求3所述的一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料的制备方法，其特征在 于，所述的步骤（2)中热压压力为75MPa。
【专利摘要】本发明公开了一种抗压高硬度的复合金属陶瓷材料及其制备方法，所述的材料包括硼化锆16-30份、氮化钽10-18份、硅化钡5-13份、碳化钴4-10份、碳化铬6-12份、硼化钼3-7份、镁3-10份、锡2-8份、铝4-10份、铁25-40份；制备方法包括下述步骤：（1）按重量分别取上述的材料，在球磨机中球磨；（2）将步骤（1）球磨后的金属陶瓷材料和金属材料投入到热压炉内，将热压炉内温度升高为650-710℃，热压时间为1-3h，再升高热压炉内温度为1310-1390℃，保温2-4h，热压压力为60-90MPa；（3）将热压后的金属陶瓷材料冷却至室温，为抗压高硬度的复合金属陶瓷材料。
【IPC分类】C22C32/00, C22C30/04
【公开号】CN105132784
【申请号】CN201510570643
【发明人】刘莉, 王爽, 邱晶
【申请人】苏州莱特复合材料有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月10日