金属陶瓷复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种金属陶瓷复合材料及其制备方法，属于复合材料领域。该金属陶瓷复合材料包括按照质量份数计的如下原料：纳米碳化钼20-30份、钴5-15份、铬8-17份、碳化铌5-18份、氧化锆1-3份、碳化硅3-13份、铜4-9份、氧化铈10-12份、氧化铝1-3份、钛粉1-5份。本发明金属陶瓷复合材料具有优良的性能，其抗弯强度可高达2500MPa，洛氏硬度可达93；本发明复合材料还具有优良的耐磨损性和耐高温性能；本发明制备方法简单易行，适于大范围推广应用。
【专利说明】金属陶瓷复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于复合材料领域，具体涉及一种金属陶瓷复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 金属陶瓷是由陶瓷硬质相与金属或合金粘结相组成的复合材料，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。
[0003] 金属陶瓷迄今为止已历经三代，第一代是"二战"期间，德国以Ni粘结TiC生产金 属陶瓷；第二代是20世纪60年代美国福特汽车公司添加 Mo到Ni粘结相中改善TiC和其 他碳化物的润湿性，从而提高材料的韧性；第三代金属陶瓷则将氮化物引入合金的硬质相， 改单一相为复合相。又通过添加 Co相和其他元素改善了粘结相。金属陶瓷研制的另一个 新方向是硼化物基金属陶瓷。由于硼化物陶瓷具有很高的硬度、熔点和优良的导电性，耐腐 蚀性，从而使硼化物基金属陶瓷成为最有发展前途的金属陶瓷。但是目前我国对金属陶瓷 在性能方面的改进仍不理想，现有金属陶瓷的洛氏硬度和抗弯强度仍有待进一步提高。
[0004] 因此如何克服现有技术的不足已成为本领域亟待解决的技术难题。
[0005]
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种金属陶瓷复合材料及其制备 方法，复合材料具有优良的硬度和抗弯强度，还具有良好的耐磨损性和抗高温性。
[0007] 本发明采用的技术方案如下： 金属陶瓷复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：纳米碳化钥20-30份、钴5-15 份、铬8-17份、碳化铌5-18份、氧化锆1-3份、碳化硅3-13份、铜4-9份、氧化铈10-12份、 氧化错1_3份、钦粉1_5份。
[0008] 所述的金属陶瓷复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：纳米碳化钥22-29 份、钴6-13份、铬9-16份、碳化铌6-16份、氧化锆1-2份、碳化硅4-12份、铜5-8份、氧化 铺11-12份、氧化错1_2份、钦粉2_4份。
[0009] 所述的金属陶瓷复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：纳米碳化钥24-28 份、钴7-12份、铬10-15份、碳化铌7-15份、氧化锆1-2份、碳化硅5-10份、铜6-7份、氧化 铺11-12份、氧化错1_2份、钦粉3_4份。
[0010] 所述的金属陶瓷复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：纳米碳化钥22份、 钴6份、铬9份、碳化铌6份、氧化锆1份、碳化硅4份、铜5份、氧化铈11份、氧化铝1份、 钛粉2份。
[0011] 所述的金属陶瓷复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：纳米碳化钥29份、 钴13份、铬16份、碳化铌16份、氧化锆2份、碳化硅12份、铜8份、氧化铈12份、氧化铝2 份、钛粉4份。
[0012] 所述的金属陶瓷复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：纳米碳化钥24份、 钴7份、铬10份、碳化铌7份、氧化锆1份、碳化硅5份、铜6份、氧化铈11份、氧化铝1份、 钛粉3份。
[0013] 所述的金属陶瓷复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：纳米碳化钥28份、 钴12份、铬15份、碳化铌15份、氧化锆2份、碳化硅10份、铜7份、氧化铈12份、氧化铝2 份、钛粉4份。
[0014] 所述的金属陶瓷复合材料的制备方法，包括如下步骤：按照质量配比，将纳米碳化 钥、钴、铬、碳化铌、氧化锆、碳化硅、铜、氧化铈、氧化铝和钛粉混合后研磨I-2h，将所得物料 于100-200°C下干燥，后于500-600MPa下压制，在氮气氛围中，于1230-1280°C下烧结l_2h， 后自然冷却，即得所述金属陶瓷复合材料。
[0015] 本发明与现有技术相比，其有益效果为：第一，本发明金属陶瓷复合材料具有优良 的性能，其抗弯强度可高达2500MPa，洛氏硬度可达93 ;第二，本发明复合材料还具有优良 的耐磨损性和耐高温性能；第三，本发明制备方法简单易行，适于大范围推广应用。
[0016]
【具体实施方式】
[0017] 下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，本发明中使用的试剂如无特别说 明均可通过市购获得。
[0018] 实施例1 金属陶瓷复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：纳米碳化钥20份、钴5份、铬8 份、碳化铌5份、氧化锆1份、碳化硅3份、铜4份、氧化铈10份、氧化铝1份、钛粉1份。
[0019] 所述的金属陶瓷复合材料的制备方法，包括如下步骤：按照质量配比，将纳米碳化 钥、钴、铬、碳化铌、氧化锆、碳化硅、铜、氧化铈、氧化铝和钛粉混合后研磨Ih，将所得物料于 KKTC下干燥，后于500MPa下压制，在氮气氛围中，于1230°C下烧结lh，后自然冷却，即得所 述金属陶瓷复合材料。
[0020] 实施例2 金属陶瓷复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：纳米碳化钥30份、钴15份、铬 17份、碳化铌18份、氧化锆3份、碳化硅13份、铜9份、氧化铈12份、氧化铝3份、钛粉5 份。
[0021] 所述的金属陶瓷复合材料的制备方法，包括如下步骤：按照质量配比，将纳米碳化 钥、钴、铬、碳化铌、氧化锆、碳化硅、铜、氧化铈、氧化铝和钛粉混合后研磨2h，将所得物料于 200°C下干燥，后于600MPa下压制，在氮气氛围中，于1280°C下烧结2h，后自然冷却，即得所 述金属陶瓷复合材料。
[0022] 实施例3 金属陶瓷复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：纳米碳化钥22份、钴6份、铬9 份、碳化铌6份、氧化锆1份、碳化硅4份、铜5份、氧化铈11份、氧化铝1份、钛粉2份。
[0023] 所述的金属陶瓷复合材料的制备方法，包括如下步骤：按照质量配比，将纳米碳化 钥、钴、铬、碳化铌、氧化锆、碳化硅、铜、氧化铈、氧化铝和钛粉混合后研磨I. 5h，将所得物料 于150°C下干燥，后于550MPa下压制，在氮气氛围中，于1250°C下烧结I. 5h，后自然冷却，即 得所述金属陶瓷复合材料。
[0024] 实施例4 金属陶瓷复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：纳米碳化钥29份、钴13份、铬 16份、碳化铌16份、氧化锆2份、碳化硅12份、铜8份、氧化铈12份、氧化铝2份、钛粉4 份。
[0025] 所述的金属陶瓷复合材料的制备方法，包括如下步骤：按照质量配比，将纳米碳化 钥、钴、铬、碳化铌、氧化锆、碳化硅、铜、氧化铈、氧化铝和钛粉混合后研磨Ih，将所得物料于 120°C下干燥，后于520MPa下压制，在氮气氛围中，于1240°C下烧结lh，后自然冷却，即得所 述金属陶瓷复合材料。
[0026] 实施例5 金属陶瓷复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：纳米碳化钥24份、钴7份、铬10 份、碳化铌7份、氧化锆1份、碳化硅5份、铜6份、氧化铈11份、氧化铝1份、钛粉3份。
[0027] 所述的金属陶瓷复合材料的制备方法，包括如下步骤：按照质量配比，将纳米碳化 钥、钴、铬、碳化铌、氧化锆、碳化硅、铜、氧化铈、氧化铝和钛粉混合后研磨2h，将所得物料于 140°C下干燥，后于540MPa下压制，在氮气氛围中，于1260°C下烧结I. 5h，后自然冷却，即得 所述金属陶瓷复合材料。
[0028] 实施例6 金属陶瓷复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：纳米碳化钥28份、钴12份、铬 15份、碳化铌15份、氧化锆2份、碳化硅10份、铜7份、氧化铈12份、氧化铝2份、钛粉4 份。
[0029] 所述的金属陶瓷复合材料的制备方法，包括如下步骤：按照质量配比，将纳米碳化 钥、钴、铬、碳化铌、氧化锆、碳化硅、铜、氧化铈、氧化铝和钛粉混合后研磨2h，将所得物料于 KKTC下干燥，后于600MPa下压制，在氮气氛围中，于1280°C下烧结lh，后自然冷却，即得所 述金属陶瓷复合材料。
[0030] 对照例1 本实施例与实施例3相同，区别在于，未使用氧化铈，具体如下： 金属陶瓷复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：纳米碳化钥22份、钴6份、铬9 份、碳化铌6份、氧化锆1份、碳化硅4份、铜5份、氧化铝1份、钛粉2份。
[0031] 所述的金属陶瓷复合材料的制备方法，包括如下步骤：按照质量配比，将纳米碳 化钥、钴、铬、碳化铌、氧化锆、碳化硅、铜、氧化铝和钛粉混合后研磨1.5h，将所得物料于 150°C下干燥，后于550MPa下压制，在氮气氛围中，于1250°C下烧结I. 5h，后自然冷却，即得 所述金属陶瓷复合材料。
[0032] 对照例2 本实施例与实施例3相同，区别在于，未使用碳化硅和氧化铈，具体如下： 金属陶瓷复合材料，包括按照质量份数计的如下原料：纳米碳化钥22份、钴6份、铬9 份、碳化铌6份、氧化锆1份、铜5份、氧化铝1份、钛粉2份。
[0033] 所述的金属陶瓷复合材料的制备方法，包括如下步骤：按照质量配比，将纳米碳化 钥、钴、铬、碳化铌、氧化锆、碳化硅、铜、氧化铈、氧化铝和钛粉混合后研磨I. 5h，将所得物料 于150°C下干燥，后于550MPa下压制，在氮气氛围中，于1250°C下烧结I. 5h，后自然冷却，即 得所述金属陶瓷复合材料。
[0034] 性能测试 对本发明实施例1~6所得产品及对照例1至2所得产品的性能进行测试，测试结果见 表1，其中耐磨性测试通过加各成品加工为切削工具的刀片，切削速率设为400m/min，切削 量2. 0mm，使用切削油，切削时间20min，待切削完毕后查看面磨损量，以mm计。
[0035] 表1产品性能测试数据
【权利要求】
1. 金属陶瓷复合材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如下原料：纳米碳化钥 20-30份、钴5-15份、铬8-17份、碳化铌5-18份、氧化锆1-3份、碳化硅3-13份、铜4-9份、 氧化铺1〇_12份、氧化错1_3份、钦粉1_5份。
2. 根据权利要求1所述的金属陶瓷复合材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如 下原料：纳米碳化钥22-29份、钴6-13份、铬9-16份、碳化铌6-16份、氧化锆1-2份、碳化 娃4_12份、铜5_8份、氧化铺11-12份、氧化错1_2份、钦粉2_4份。
3. 根据权利要求1所述的金属陶瓷复合材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如 下原料：纳米碳化钥24-28份、钴7-12份、铬10-15份、碳化铌7-15份、氧化锆1-2份、碳化 硅5-10份、铜6-7份、氧化铈11-12份、氧化铝1-2份、钛粉3-4份。
4. 根据权利要求1所述的金属陶瓷复合材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如 下原料：纳米碳化钥22份、钴6份、铬9份、碳化铌6份、氧化锆1份、碳化硅4份、铜5份、 氧化铈11份、氧化铝1份、钛粉2份。
5. 根据权利要求1所述的金属陶瓷复合材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如 下原料：纳米碳化钥29份、钴13份、铬16份、碳化铌16份、氧化锆2份、碳化硅12份、铜8 份、氧化铈12份、氧化铝2份、钛粉4份。
6. 根据权利要求1所述的金属陶瓷复合材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如 下原料：纳米碳化钥24份、钴7份、铬10份、碳化铌7份、氧化锆1份、碳化硅5份、铜6份、 氧化铈11份、氧化铝1份、钛粉3份。
7. 根据权利要求1所述的金属陶瓷复合材料，其特征在于，包括按照质量份数计的如 下原料：纳米碳化钥28份、钴12份、铬15份、碳化铌15份、氧化锆2份、碳化硅10份、铜7 份、氧化铈12份、氧化铝2份、钛粉4份。
8. 权利要求1所述的金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按 照质量配比，将纳米碳化钥、钴、铬、碳化铌、氧化锆、碳化硅、铜、氧化铈、氧化铝和钛粉混合 后研磨l-2h，将所得物料于100-200°C下干燥，后于500-600MPa下压制，在氮气氛围中，于 1230-1280°C下烧结l_2h，后自然冷却，即得所述金属陶瓷复合材料。
【文档编号】C22C1/05GK104388718SQ201410564275
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】刘莉, 王爽, 邱晶, 刘晓东, 黄明明 申请人:苏州莱特复合材料有限公司