本发明涉及一种抗冷冲模具材料的制备方法，属于模具材料制备技术领域。
背景技术：
模具材料是指我国目前用于塑料模具材料的钢种，可按钢材特性和使用时的热处理状态分类。模具用于金属或非金属材料的冲裁、拉伸、弯曲、挤压、镦打等工序。模具钢要求有足够的强度、韧度、硬度、抗磨能力、抗疲劳能力、抗变形、抗断裂能力。
在铸件生产时，模具的好坏直接影响到后期铸件的质量，传统的以金属和陶瓷为原料制成的模具由于配方以及工艺问题，生产出的模具抗冲击度不够，导致后期在进行铸件生产过程中，受到其他铸件设备敲打、碰撞以及其他外力冲击时，常常造成模具损坏，使用寿命低的，在生产中，一旦模具损坏，如果不能及时更换，又影响生产进度，造成生产效率低下。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题：针对以金属和陶瓷为原料生产出的模具材料在室温下抗冲击强度不够，导致其在铸件生产过程易损坏，降低了其使用寿命的问题，本发明首先将玄武岩与火成岩球磨成粉末后，对其进行加热，得到混合熔融物，对其进行引丝，得到混合岩纤维，接着将其与ZrO2、TiC等物质进行混合，得到无机混合料，并将其与3-氨丙基三乙氧基硅烷进行混合球磨，收集球磨粉末，再将其与聚乙烯醇溶液进行混合浇筑、静置固化，得到静置固化料，最后对其进行煅烧，即可得到抗冷冲模具材料。本发明制备的抗冷冲模具材料抗冲击强度高，不易被损坏，延长了其使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）选取玄武岩与火成岩，将其洗净并自然晾干，随后按质量比1:1，将晾干的玄武岩与晾干的火成岩混合破碎并置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨2～3h，得混合球磨粉末；
（2）将上述制备的混合球磨粉末置于石墨坩埚中，将石墨坩埚置于真空管式炉中，在氮气保护条件下，加压至5～10MPa，并加热升温至250～300℃，保温加热10～15min后，按10℃/min升温加热至1550～1600℃，保温加热1～2h，制备得混合熔融物；
（3）将石墨坩埚中混合熔融物从坩埚漏嘴处用玻璃棒进行引丝，收集直径为20～30μm的混合岩纤维，随后按重量份数计，分别称量15～20份ZrO2、5～10份TiC、20～25份Al2O3，10～15份MgO和15～20份收集的混合岩纤维，置于高速搅拌机中，在3500～4000r/min下搅拌混合制备得无机混合料；
（4）按质量比1:5，将3-氨丙基三乙氧基硅烷与上述制备的无机混合料搅拌混合并置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨3～5h，随后收集球磨粉末，按质量比1:3，将质量浓度25%聚乙烯醇溶液与球磨粉末搅拌混合并浇筑至模具中，在室温下静置固化3～5h，制备得静置固化料；
（5）将上述制备的静置固化料置于120～130℃下保温加热1～2h，随后按15℃/min加热升温至1100～1200℃，保温煅烧2～3h后，停止加热并自然冷却至室温，即可制备得一种抗冷冲模具材料。
本发明的制备的抗冷冲模具材料断裂韧性达到12MPa·m1/2以上，抗弯强度达到1425MPa以上，硬度达到16Gpa以上，抗冲击强度高于85.95J/cm2。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）本发明制备的抗冷冲模具材料抗冲击强度高，抗冲击强度高于85.95J/cm2，延长了其使用寿命；
（2）本发明制备的抗冷冲模具材料以玄武岩与火成岩为主要原料，所需的原材料获取简单，价格低。
具体实施方式
首先选取玄武岩与火成岩，将其洗净并自然晾干，随后按质量比1:1，将晾干的玄武岩与晾干的火成岩混合破碎并置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨2～3h，得混合球磨粉末；将上述制备的混合球磨粉末置于石墨坩埚中，将石墨坩埚置于真空管式炉中，在氮气保护条件下，加压至5～10MPa，并加热升温至250～300℃，保温加热10～15min后，按10℃/min升温加热至1550～1600℃，保温加热1～2h，制备得混合熔融物；再将石墨坩埚中混合熔融物从坩埚漏嘴处用玻璃棒进行引丝，收集直径为20～30μm的混合岩纤维，随后按重量份数计，分别称量15～20份ZrO2、5～10份TiC、20～25份Al2O3，10～15份MgO和15～20份收集的混合岩纤维，置于高速搅拌机中，在3500～4000r/min下搅拌混合制备得无机混合料；按质量比1:5，将3-氨丙基三乙氧基硅烷与上述制备的无机混合料搅拌混合并置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨3～5h，随后收集球磨粉末，按质量比1:3，将质量浓度25%聚乙烯醇溶液与球磨粉末搅拌混合并浇筑至模具中，在室温下静置固化3～5h，制备得静置固化料；最后将上述制备的静置固化料置于120～130℃下保温加热1～2h，随后按15℃/min加热升温至1100～1200℃，保温煅烧2～3h后，停止加热并自然冷却至室温，即可制备得一种抗冷冲模具材料。
实例1
首先选取玄武岩与火成岩，将其洗净并自然晾干，随后按质量比1:1，将晾干的玄武岩与晾干的火成岩混合破碎并置于球磨罐中，在300r/min下球磨3h，得混合球磨粉末；将上述制备的混合球磨粉末置于石墨坩埚中，将石墨坩埚置于真空管式炉中，在氮气保护条件下，加压至10MPa，并加热升温至300℃，保温加热15min后，按10℃/min升温加热至1600℃，保温加热2h，制备得混合熔融物；再将石墨坩埚中混合熔融物从坩埚漏嘴处用玻璃棒进行引丝，收集直径为30μm的混合岩纤维，随后按重量份数计，分别称量20份ZrO2、10份TiC、25份Al2O3，15份MgO和20份收集的混合岩纤维，置于高速搅拌机中，在4000r/min下搅拌混合制备得无机混合料；按质量比1:5，将3-氨丙基三乙氧基硅烷与上述制备的无机混合料搅拌混合并置于球磨罐中，在300r/min下球磨5h，随后收集球磨粉末，按质量比1:3，将质量浓度25%聚乙烯醇溶液与球磨粉末搅拌混合并浇筑至模具中，在室温下静置固化5h，制备得静置固化料；最后将上述制备的静置固化料置于130℃下保温加热2h，随后按15℃/min加热升温至1200℃，保温煅烧3h后，停止加热并自然冷却至室温，即可制备得一种抗冷冲模具材料。经检测，本发明的制备的抗冷冲模具材料断裂韧性达到13MPa·m1/2，抗弯强度达到1430MPa，硬度达到16.5Gpa，抗冲击强度为86.95J/cm2。
实例2
首先选取玄武岩与火成岩，将其洗净并自然晾干，随后按质量比1:1，将晾干的玄武岩与晾干的火成岩混合破碎并置于球磨罐中，在250r/min下球磨2h，得混合球磨粉末；将上述制备的混合球磨粉末置于石墨坩埚中，将石墨坩埚置于真空管式炉中，在氮气保护条件下，加压至5MPa，并加热升温至250℃，保温加热10min后，按10℃/min升温加热至1550℃，保温加热1h，制备得混合熔融物；再将石墨坩埚中混合熔融物从坩埚漏嘴处用玻璃棒进行引丝，收集直径为20μm的混合岩纤维，随后按重量份数计，分别称量15份ZrO2、5份TiC、20份Al2O3，10份MgO和15份收集的混合岩纤维，置于高速搅拌机中，在3500r/min下搅拌混合制备得无机混合料；按质量比1:5，将3-氨丙基三乙氧基硅烷与上述制备的无机混合料搅拌混合并置于球磨罐中，在250r/min下球磨3h，随后收集球磨粉末，按质量比1:3，将质量浓度25%聚乙烯醇溶液与球磨粉末搅拌混合并浇筑至模具中，在室温下静置固化3h，制备得静置固化料；最后将上述制备的静置固化料置于120℃下保温加热1h，随后按15℃/min加热升温至1100℃，保温煅烧2h后，停止加热并自然冷却至室温，即可制备得一种抗冷冲模具材料。经检测，本发明的制备的抗冷冲模具材料断裂韧性达到13.5MPa·m1/2，抗弯强度达到1435MPa，硬度达到16.7Gpa，抗冲击强度为87.95J/cm2。
实例3
首先选取玄武岩与火成岩，将其洗净并自然晾干，随后按质量比1:1，将晾干的玄武岩与晾干的火成岩混合破碎并置于球磨罐中，在270r/min下球磨2h，得混合球磨粉末；将上述制备的混合球磨粉末置于石墨坩埚中，将石墨坩埚置于真空管式炉中，在氮气保护条件下，加压至7MPa，并加热升温至270℃，保温加热12min后，按10℃/min升温加热至1650℃，保温加热2h，制备得混合熔融物；再将石墨坩埚中混合熔融物从坩埚漏嘴处用玻璃棒进行引丝，收集直径为25μm的混合岩纤维，随后按重量份数计，分别称量17份ZrO2、7份TiC、22份Al2O3，12份MgO和17份收集的混合岩纤维，置于高速搅拌机中，在3700r/min下搅拌混合制备得无机混合料；按质量比1:5，将3-氨丙基三乙氧基硅烷与上述制备的无机混合料搅拌混合并置于球磨罐中，在270r/min下球磨4h，随后收集球磨粉末，按质量比1:3，将质量浓度25%聚乙烯醇溶液与球磨粉末搅拌混合并浇筑至模具中，在室温下静置固化4h，制备得静置固化料；最后将上述制备的静置固化料置于125℃下保温加热1h，随后按15℃/min加热升温至1150℃，保温煅烧2h后，停止加热并自然冷却至室温，即可制备得一种抗冷冲模具材料。经检测，本发明的制备的抗冷冲模具材料断裂韧性达到13.6MPa·m1/2，抗弯强度达到1440MPa，硬度达到16.7Gpa，抗冲击强度为87.95J/cm2。