一种刀剪用NbCr2/MoSi2梯度材料

本发明涉及一种laves相nbcr2/mosi2梯度材料，属于复合材料。

背景技术：

1、目前市面上的陶瓷刀大多是用一种氧化锆加工而成，用氧化锆粉末在2000℃高温下用300吨的压力压制成刀坯，然后用金刚石打磨之后配上刀柄就制成了成品陶瓷刀。但目前的陶瓷刀刀具在硬度和韧性方面总是难以平衡，即具有高硬度的陶瓷刀具一般其韧性差，脆性大、易碎裂；而具有高韧性的陶瓷刀具却不具有高硬度。此外，现有的陶瓷刀具开刃后的锋利度不够，在使用时非常不便，容易钝化，无法再使用。鉴于此，亟待设计一种既具有高强度，又具有高韧性，且开刃后具有高锋利度的材料。

2、laves相nbcr2/mosi2梯度材料是指nbcr2和mosi2沿厚度方向由一侧向另一侧呈连续梯度变化，从而使材料的性质也呈梯度变化的一种新型材料，这种材料的最大特点是其成分或结构逐渐过渡，内部无明显的界面，结合强度高。另外，梯度材料具有很好的可设计性，满足不同部位对材料使用性能的要求。

技术实现思路

1、为了解决上述刀剪用陶瓷材料的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种既有高强度，又具有高韧性的刀剪用laves相nbcr2/mosi2梯度材料。

2、为达到上述目的，本发明提供一种laves相nbcr2/mosi2梯度材料，所述制备方法包括以下步骤：

3、a、按照设计的梯度组分、梯度层数和每层中组分含量将每层所需的nbcr2粉末、合成mosi2所需的mo、si元素粉末进行充分混合及机械合金化处理，得到每层所需的混合粉末；

4、b、将每层所需的混合粉末分别进行冷压，得到半致密化的粉末坯料；再将半致密化的粉末坯料按照设计的梯度组分、梯度层数和每层中组分含量进行铺层后再次冷压，得到预制坯；

5、c、对所述预制体进行双向垂直交替热轧处理，得到双向垂直交替热轧块体；所述双向垂直交替热轧处理包括：

6、将所述预制体在一定温度下加热一定时间，然后采用轧辊为平辊的轧机进行热轧，进行多道次的处理，其中，轧辊温度为室温，热轧终轧温度为950±50℃，以一定的单道次变形量，每道次的轧制方向与前一道次的轧制方向垂直；各道次间回炉加热温度为950±50℃，加热一定的时间；终轧后空冷至室温，得到刀剪用laves相nbcr2/mosi2梯度材料；

7、根据本发明所述的方法，步骤a中所述的“梯度组分”是指制备laves相nbcr2/mosi2梯度材料所用的具体原料，即nbcr2粉和mo粉、si粉；

8、所述“梯度层数”是指laves相nbcr2/mosi2梯度材料的具体设计层数，如本发明实施例2中的6层；

9、所述“每层中组分含量”是指laves相nbcr2/mosi2梯度材料的每层中不同原料之间的用量比例；

10、根据本发明所述的方法，步骤a中的“混合”及“机械合金化处理”均为本领域的常规操作，本领域技术人员可以根据现场作业需要选择合适的手段对nbcr2粉末、合成mosi2所需的mo、si元素粉末进行充分混合及机械合金化处理，在本发明优选的实施方式中，上述“混合”及“机械合金化处理”过程均是在行星球磨机中完成的；

11、本发明对于球磨过程中涉及的球磨时间、转速及球料比等参数也不作要求，本领域技术人员也可以根据现场作业需要选择合适的参数进行球磨，只要能够实现充分混合及机械合金化处理的目的即可；在本发明优选的实施方式中，球磨时间为2-3h，转速为300-400r/min，球料重量比为10:1-12:1。

12、此外，本领域技术人员还可以根据现场作业需要在球磨过程中加入乙醇溶剂进行湿磨，以避免nbcr2粉末及合成mosi2所需的mo、si元素粉末的氧化与反应，本发明对乙醇溶剂与nbcr2粉末及合成mosi2所需的mo、si元素粉末的固液比也不作要求，本领域技术人员也可以根据现场作业需要选择合适的固液比进行湿磨，在本发明优选的实施方式中，所述固液比(体积比)为5:1。

13、根据本发明所述的方法，所述步骤a中nbcr2、mo、si元素粉末粒径大小为-325目~500目，粉末形貌不限于球形，近球形或不规则形貌中的一种或多种混合。

14、根据本发明所述的方法，步骤b中所述冷压的压力为80-100 mpa，保压时间为5-10min。

15、根据本发明所述的方法，步骤c中，所述预制坯加热温度为900℃-1000℃，所述加热时间为3-5min；所述多道次轧制的次数为3-6次；所述单道次变形量为8%-12%。

16、最终得到的laves相nbcr2/mosi2梯度复合材料的抗弯强度2400-2500mpa，维氏硬度108-110gpa，断裂韧性为15.4-16.8mpa•m1/2。

17、与现有技术相比，本发明有益效果是：（1）本发明制备的刀剪用梯度材料的致密度大于99％，致密度高、微观组织均匀，性能优于现有的陶瓷刀的性能。（2）本发明制备的刀剪用梯度材料包含有高硬度的laves相nbcr2，能实现刀剪刃口的高锋利度兼具高韧性。

技术特征：

1.一种laves相nbcr2/mosi2梯度材料，所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a中nbcr2、mo、si元素粉末粒径大小为-325目~500目，粉末形貌不限于球形，近球形或不规则形貌中的一种或多种混合。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b中所述冷压的压力为80-100mpa；所述保压时间为5-10min。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c中，所述预制坯加热温度为900℃-1000℃，所述加热时间为3-5min；所述多道次轧制的次数为3-6次；所述单道次变形量为8%-12%。

5.如权利要求1所述的laves相nbcr2/mosi2梯度复合材料，其特征在于：最终得到的laves相nbcr2/mosi2梯度复合材料产品的抗弯强度2400-2500mpa，维氏硬度108-110gpa，断裂韧性为15.4-16.8mpa•m1/2。

技术总结
本发明提供了一种刀剪用NbCr<subgt;2</subgt;/MoSi<subgt;2</subgt;梯度材料，通过混合及机械合金化处理，得到每层所需的混合粉末，再冷压，得到预制坯，最后以一定温度进行多道次累积叠轧，得到刀剪用Laves相NbCr<subgt;2</subgt;/MoSi<subgt;2</subgt;梯度材料。本发明得到的Laves相NbCr<subgt;2</subgt;/MoSi<subgt;2</subgt;梯度材料反应充分、致密度高、梯度界面之间结合质量好，性能好。

技术研发人员：聂小武,吕雁彪,黄诗茵,张桐珲,李业水
受保护的技术使用者：广东海洋大学阳江校区建设办公室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15