[发明专利]一种抗高温磨损 Co3B 块体的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗高温磨损合金的制备方法。

背景技术

高温磨损腐蚀给国民经济带来巨大损失。针对热轧机械部件及航海柴油机，航空发动器的排气阀等零部件等用材料之一。在国内内外多采用的“斯太力”合金具有较理想的抗高温磨损腐蚀性能，但是由于其制备成本较高，对国内诸多涉及高温磨损工况的用户及研究者来说，期望得到一种成本较低廉，服役性能又能较好的材料。显然，发明一种抗高温磨损Co₃B化合物在高温磨损领域替代“斯太力”合金具有重要的创新价值和工程应用意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗高温磨损Co₃B块体的制备方法。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种抗高温磨损的Co₃B块体的制备工艺，其特征在于，包括下述步骤：

(1)将纯度不低于99.8％的Co粉、B粉按摩尔比3:1进行迅速称重后装入球磨罐中，进行抽真空并充入氩气；

(2)将球磨罐放入球磨机中球磨10-100小时，将取出的Co、B混合粉快速充填到石墨坩埚中；

(3)将装有Co、B混合粉的石墨坩埚放入等离子活化烧结炉中于750℃-1000℃下进行真空压力烧结，并保温5-10分钟，烧结完毕后随炉冷却，最终得到Co₃B块体。

上述工艺中，所述Co粉粒度≤200μm；B粉粒度≤100μm。

所述球磨罐的真空度＜10^-1Pa。

所述真空压力烧结的真空度＜10^－1Pa，压力为10-30Mpa。所述真空压力烧结的升温速度为2-3℃/秒。

本发明制备Co₃B块体材料的工艺过程简单，每公斤生产成本仅为“斯太力”合金的30-45％，从而可显著节约生产成本。所制得Co₃B块体组织较致密，而且具有优良的耐高温腐蚀磨损性能。如在800℃高温磨损试验机中进行氧化磨损试验(磨损3小时)，同样试验条件下与“斯太力”材料相比，其氧化磨损失重低于“斯太力”合金，具有明显高性价比，为替代目前所使用的价格昂贵的“斯太力”合金成为可能。

本发明可以制备出具有不同晶粒尺度的Co₃B块体材料，晶粒愈细小耐高温腐蚀的能力减弱，但是其强度会提高，可适用于不同的高温腐蚀的磨损工况。

附图说明

图1为本发明实施例1制得的Co₃B块体试样的断口形貌照片。

具体实施方式

实施例1

1)将纯净的Co粉(纯度和粒度分别为：99.9％和200μm)和B粉(纯度和粒度分别为：99.99％和100μm)按摩尔比3:1进行迅速称重后装入球磨罐中(主要是要求对B粉迅速称重，以免过多的吸湿)，进行抽真空(真空度10^-1Pa),再充入氩气保护，再进行密封。

2)将球磨罐放入球磨机中开机转动，球磨10小时后，将Co、B混合粉体快速充填到石墨坩埚中(同样主要是避免B粉过多的吸湿)。Co粉和B粉的球磨过程主要作用是混合均匀的过程，B元素几乎不会固溶于Co中。随着球磨时间的延长，B粉在Co粉表面分布更加均匀，且制备的Co₃B晶粒愈来愈细小。

3)将盛放Co、B混合粉的石墨坩埚放入真空烧结炉中进行烧结，真空度为10^－1Pa；烧结炉的升温速度为：2℃/秒；压力为：10MPa；烧结温度为：750℃；保温时间为：5分钟。烧结完毕后随烧结炉一同冷却至约100℃时出炉后脱模。

本实施例所得Co₃B块体试样(φ100mm×100mm)晶粒度(借助Zeiss图像分析仪定量测试)约为89μm；利用排水法测试致密度约为：98.2％；对两种不同材料在800℃高温磨损试验机中进行氧化磨损试验，磨损3小时后的失重(采用精度为0.1mg电子天平称重)如表1所示。

对本实施例Co₃B块体试样进行显微结构分析，其断口形貌照片如图1所示。从图中可看出晶粒之间结合良好，致密度较高。

表1