纯净金属陶瓷Cr₇C₃块体的制备方法

专利名称：纯净金属陶瓷Cr₇C₃ 块体的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种金属陶瓷块体材料的制备方法。
背景技术：
Cr7C3是具有正交结构过渡金属碳化物，具有陶瓷的性质。其硬度高、耐磨性好，较好的韧性、很好的抗氧化性和热稳定性等优点，可以应用在低成本钢种的机械零部件表面，改善表面抗磨损性能及抗高温腐蚀。在理论上，国内外学者主要应用第一性原理计算了Cr7C3显微硬度、杨氏模量等力学性能，其结果与试验值相接近。国内学者主要应用等离子覆熔技术在钢铁表面制备一层以Cr7C3为硬质相的复合涂层，涂层组织中除Cr7C3外，还有基体如奥氏体组织等，且这层涂层的厚度较薄，在实际工程应用中仍无法满足高寿命的要求。目前国外学者制备单相Cr7C3主要尝试的方法有(a)通过热喷涂的方法制备一层Cr7C3薄膜；(b)等离子活化烧结；(c)高温自蔓延反应合成；(d)真空无压烧结；其中(b)方法制得了组织较理想的非纯净的单相Cr7C3块体组织。伊朗学者S. Sharafi, S. Gomari等人,利用机械球磨与真空(充IS气)无压烧结的方法(烧结温度为1100°C ;保温时间为I小时)制备出了块体Cr7C3。该报道中所得到的块体组织除有Cr7C3外，还有Cr2O3相，显然不是纯净单一的Cr7C3化合物块体。日本学者Ken Hirota等，将Cr与炭黑粉机械湿磨混匀后，用等离子放电烧结制备出了单相块体Cr7C3。其性能如表I所示。虽然主要力学性能指标较理想，但同样也没有获得纯净单一的Cr7C3化合物块体。表I不同烧结温度下非纯净Cr7C3的主要性能参数
权利要求
1.一种纯净金属陶瓷Cr7C3块体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)将纯Cr粉和纯石墨粉按碳化物Cr7C3分子式中原子比和各元素的原子量换算成重量比，称重后装入磨罐中，同时加入不多于Cr粉和石墨粉总重量3%的酚醛树脂，进行抽真空 (2)将球磨罐放入球磨机中开机转动5-20小时，完成原料混合； (3)将出罐后的混合物充填到石墨模具中； (4)将充填混合物的石墨模具放入烧结炉中进行真空热压烧结，烧结温度为1200°C 1500 0C ;保温10 60分钟； (5)烧结后的石墨模具随烧结炉一同冷却，取出石墨模具中的烧结体，即得到纯净金属陶瓷Cr7C3块体。
2.如权利要求I所述的纯净金属陶瓷Cr7C3块体的制备方法，其特征在于，步骤(I)所述的Cr粉和石墨粉的纯度均为99. 9%，粒度均< 200 μ m。
3.如权利要求I所述的纯净金属陶瓷Cr7C3块体的制备方法，其特征在于，步骤(I)所述的抽真空，真空度彡KT1Pah
4.步骤(4)所述真空热压烧结，其工艺参数为真空度彡KT1Pa;升温速度5-10°C/秒；压力 0_l50Mpa。
全文摘要
本发明公开了一种纯净金属陶瓷Cr7C3块体的制备方法，包括以下步骤将纯Cr粉和纯石墨粉按碳化物Cr7C3分子式中原子比和各元素的原子量换算成重量比，称重后装入磨罐中，同时加入不多于Cr粉和石墨粉总重量3%的酚醛树脂，进行抽真空，球磨5-20小时,完成原料混合；将出罐后的混合物充填到石墨模具中，放入烧结炉中进行真空热压烧结，烧结温度为1200℃～1500℃，保温10～60分钟；烧结后的石墨模具随炉冷却，取出石墨模具中的烧结体，即得到纯净金属陶瓷Cr7C3块体。
文档编号C22C1/05GK102876951SQ20121037865
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月9日 优先权日2012年10月9日
发明者皇志富, 孙圣, 邢建东, 高义民, 马胜强, 李烨飞 申请人:西安交通大学