本发明涉及一种AlMgB14超硬陶瓷粉体材料的制备方法。
背景技术：
AlMgB14是一种新型超滑超硬材料，造价仅为传统超硬材料金刚石和立方氮化硼的1/10~1/5，具有巨大的潜在经济应用价值。AlMgB14基材料具有优异的抗磨粒磨损和冲蚀性能、良好的化学惰性以及耐热性，用作切削工具或钻头时能够避免与金属反应，适合于加工切削困难的钛合金。另一方面，将其制作成涂层应用在钻头和切削工具、飞机的旋翼叶片和水泵叶片以及微电子机械系统部件表面，大大减少摩擦，提高这些工具和部件的性能，使用安全且寿命较长。
Ahmed等（TribologyInternational,2009,42:706-713）研究发现AlMgB14–70wt%TiB2刀具加工Ti-6Al-4V合金工件时磨损低，与工件几乎不反应，抗磨粒磨损性能优异。同等条件下，与WC-Co刀具相比，磨损降低10倍左右。
Higdon等（Wear,2011,271:2111-2115）研究表明AlMgB14–TiB2纳米涂层与轴承钢配副在水-乙二醇绿色润滑剂条件下的摩擦系数低至0.02，并且能够长期稳定运行。
美国专利US2005/0100748公开了一种脉冲激光沉积AlMgB14超硬超润滑薄膜，用于降低微电子部件或摩擦部件的磨损，薄膜硬度为45~51GPa，摩擦系数低至0.04，同时与多种基底结合良好。
中国专利CN101786883A公开了一种逐层嵌套梯度功能陶瓷刀具及其制备方法。该刀具包括至少三层不同配比的AlMgB14-TiB2复合物，各层复合物由里向外逐层分布，由芯部层至表层AlMgB14含量逐渐增加。本发明制备的陶瓷刀具寿命比传统结构梯度陶瓷刀具提高20~30%。
美国专利US2005/0279185公开了一种用于金属基复合材料增强相的超硬硼化物（AlMgB14）。
但是，目前制约AlMgB14基材料在涂层和复合材料增强相方面应用的一个关键问题是AlMgB14粉末在制备过程中容易发生氧化生成尖晶石，材料纯度低，最终影响复合材料和涂层材料的理化性能。本发明利用真空反应烧结技术制备了高纯度的AlMgB14粉体材料，所制备粉末可用于复合材料添加剂和高硬度抗磨润滑涂层原料。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种低成本、可规模化制备高纯度AlMgB14超硬陶瓷粉体材料的方法。
为解决上述问题，本发明所述的AlMgB14超硬陶瓷粉体材料的制备方法：按质量比1:1.0~1.2:6.23称取镁粉、铝粉和硼粉，在球磨机中以250~350r/min的速度混合2~5小时，球料比为2:1，将球磨混合后的反应物原料放入石墨罐，然后置于真空热压烧结炉中加热，升温速率15~20℃/min，在400~500℃时充入高纯氩气，当温度达到1300~1400℃时，保温30~60分钟，然后自然冷却。
采用X射线衍射方法分析AlMgB14粉体材料的纯度，AlMgB14相质量分数为96~98%。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
（1）本发明所制备的材料纯度较高。
（2）本发明制备工艺简单、成本低、可批量生产。
AlMgB14基复合材料和涂层所制作的钻头、工具、水泵叶片、飞机旋翼叶片等部件在工业领域具有广阔的应用前景。作为这些材料的原材料，AlMgB14粉体材料有着重要的经济价值。
附图说明
图1为本发明制备的AlMgB14粉体材料的XRD谱图。
具体实施方式
实施例1
按质量比1:1.0:6.23称取镁粉、铝粉和硼粉，在球磨机中以300r/min的速度混合3小时，球料比为2:1，将球磨混合后的反应物原料放入石墨罐，然后置于真空热压烧结炉中加热，升温速率15℃/min，在500℃时充入高纯氩气，当温度达到1300℃时，保温60分钟，然后自然冷却。
实施例2
按质量比1:1.1:6.23称取镁粉、铝粉和硼粉，在球磨机中以300r/min速度混合5小时，球料比为2:1，将球磨混合后的反应物原料放入石墨罐，然后置于真空热压烧结炉中加热，升温速率20℃/min，在450℃时充入高纯氩气，当温度达到1350℃时，保温60分钟，然后自然冷却。
实施例3
按质量比1:1.2:6.23称取镁粉、铝粉和硼粉，在球磨机中以250r/min的速度混合5小时，球料比为2:1，将球磨混合后的反应物原料放入石墨罐，然后置于真空热压烧结炉中加热，升温速率20℃/min，在400℃时充入高纯氩气，当温度达到1400℃时，保温30分钟，然后自然冷却。