[发明专利]一种过渡金属硼化物硬质材料及其制备方法

说明书

本发明属于过渡金属材料领域，尤其涉及一种过渡金属硼化物硬质材料及其制备方法。本发明提供了一种过渡金属硼化物硬质材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：采用机械化学法将锇粉、MT粉和硼粉球磨得到混合Os_1‑xMT_xB₂粉末；步骤2：在Os_1‑xMT_xB₂粉末中添加适量氧化镁，利用碾钵对添加氧化镁后的Os_1‑xMT_xB₂混合粉末进行充分碾磨至混合均匀，再进行过筛处理，得到混合均匀的MgO‑Os_1‑xMT_xB₂粉末；步骤3：将MgO‑Os_1‑xMT_xB₂粉末进行烧结得到过渡金属硼化物硬质材料。本发明还提供了由上述方法制备的过渡金属硼化物硬质材料。本发明提供的一种过渡金属硼化物硬质材料及其制备方法，解决了现有的超硬材料制备成本昂贵、工件易磨损且加工硬化等技术问题。

技术领域

本发明属于过渡金属材料领域，尤其涉及一种过渡金属硼化物硬质材料及其制备方法。

背景技术

硬度是衡量材料性能的一项重要指标，主要表述材料抵抗弹性变形、塑性变形的能力。通常我们把维氏硬度大于40GPa的材料称为超硬材料。超硬材料不仅具有高硬度和耐磨性，而且还具有高的抗压缩性、热导率和化学稳定性，因此在工业生产、医学、地质、冶金、电子及军事国防等领域都占有相当重要的地位。

超硬材料可以分为传统超硬材料和新型超硬材料两大类。传统超硬材料主要包括金刚石和立方氮化硼，金刚石主要存在热稳定性和化学稳定性较差等问题，在空气中加热到800℃易被氧化且在加工含铁类金属工件时，碳会渗入到工件中导致工件磨损和加工硬化，使之不适合加工含铁的工件；而立方氮化硼目前存在制备成本非常昂贵等问题。

因此，现有的超硬材料制备成本昂贵、工件易磨损且加工硬化成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种过渡金属硼化物硬质材料及其制备方法，解决了现有的超硬材料制备成本昂贵、工件易磨损且加工硬化的技术问题。

本发明提供了一种过渡金属硼化物硬质材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采用机械化学法将锇粉、MT粉和硼粉球磨得到混合Os_1-xMT_xB₂粉末，其中x为0.01-0.5，MT为铼元素、钨元素或铱元素；

步骤2：在步骤1中得到的Os_1-xMT_xB₂粉末中添加适量氧化镁，利用碾钵对添加氧化镁后的Os_1-xMT_xB₂混合粉末进行充分碾磨至混合均匀，再进行过筛处理，得到混合均匀的MgO-Os_1-xMT_xB₂粉末；

步骤3：将步骤2得到的MgO-Os_1-xMT_xB₂粉末进行烧结得到过渡金属硼化物硬质材料。

优选的，步骤1中所述锇粉与所述MT粉的混合物为锇-MT粉，所述锇-MT粉与所述硼粉的原粉摩尔比例为1:(2-5)。

更优选的，所述锇-MT粉与所述硼粉的原粉摩尔比例为1:(2.25-2.5)。

更优选的，所述锇粉、铼粉和硼粉的原粉摩尔比例为0.9:0.1:(2.25-5)，进一步优选为0.9:0.1:(2.25-2.5)；

优选的，所述机械化学法采用的设备为高能球磨机、振动球磨机、行星式球磨机和场辅助球磨机中的一种或多种。