B 4C制備Mo 2 FeB 2金屬陶瓷燒結(jié)過程中的相變及微觀組織的演變過程

薛瑞萌 銀銳明 吳泱 徐凱 皮偉強(qiáng)湖南工業(yè)大學(xué) 412007

近幾年來國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)主要針對(duì)Mo2F eB2金屬陶瓷的添加劑、涂層工藝和燒結(jié)工藝進(jìn)行了一系列研究。王杰[1]在研究中指出，以硼鐵粉作為鐵源時(shí)，能有效降低Mo2FeB2的晶粒尺寸 。

本文在前人的研究基礎(chǔ)使用B4C、鉬鐵和鐵粉制備Mo2F eB2基金屬陶瓷材料，并對(duì)其在燒結(jié)過程顯微組織和相的演變過程和不同燒結(jié)溫度下材料的力學(xué)性能進(jìn)行了研究。

1、實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)采用B4C粉、鉬鐵粉、還原鐵粉作為原料，各類材料的平均粒度小于400目，且含氧量不高于0.5%。將原料按照一定的比例進(jìn)行混合，球料比為3:1，球磨介質(zhì)為無水乙醇，放入XQM-8型行星球磨機(jī)進(jìn)行濕磨，轉(zhuǎn)速為255r/min,球磨時(shí)間為24h。將球磨好的粉料放入DHG-9053A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行烘干，溫度為80℃，時(shí)間為8h。將干燥后的粉末放入200目的粉末中進(jìn)行過篩。采用DY-30型單柱液壓機(jī)進(jìn)行模壓成型，制取試樣壓力為250Mpa。將壓坯放入TL1700管式爐中進(jìn)行真空燒結(jié)，真空度控制在100-10-1pa之間溫度范圍為700-1380℃，保溫時(shí)間為30min。

2、結(jié)果及討論

2.1 燒結(jié)過程中的相變

在燒結(jié)溫度當(dāng)燒結(jié)溫度1000℃原料并未發(fā)生較為明顯的固相反應(yīng)。當(dāng)溫度達(dá)到1100℃時(shí)原料發(fā)生固相反應(yīng)出現(xiàn)了Mo2F eB2相，但并未有液相出現(xiàn)。當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到1200℃下固相反應(yīng)完全，且組織已經(jīng)完全轉(zhuǎn)變?yōu)镸o2FeB2相和鐵相組成，并且出現(xiàn)了液相。升溫至1300℃時(shí)部分Mo2FeB2晶粒發(fā)生異常長(zhǎng)大。

2.2 燒結(jié)過程中微觀組織的演化過程

綜上所述，在液相L1燒結(jié)階段隨著溫度的升高，液相逐漸增多，液相開始填補(bǔ)氣孔，隨著孔隙的填補(bǔ)，晶粒開始發(fā)生聚集。當(dāng)達(dá)到液相L2燒結(jié)階段時(shí)，由于液相L2對(duì)Mo2FeB2晶粒具有較高的溶解度，通過對(duì)Mo2FeB2聚集體的滲透和破碎使得Mo2FeB2晶粒在液相中重新析出達(dá)到均勻分散的效果，隨著溫度的升高晶粒尺寸開始增大，由于Mo2FeB2晶粒在生長(zhǎng)過程中，大量相似或取向相同的晶粒發(fā)生接觸變大，導(dǎo)致部分晶粒發(fā)生異常長(zhǎng)大。

2.3力學(xué)性能分析

當(dāng)燒結(jié)溫度為1230℃時(shí)， 硬度僅為HRC9.5，隨著燒結(jié)溫度的升高硬度逐漸上升當(dāng)燒結(jié)溫度為133O℃時(shí)，硬度提升至HRC70.1。

3、結(jié)論

（1）在1136℃以前為固相燒結(jié)階段，1136℃以后為液相燒結(jié)階段，在溫度為1136℃左右開始出現(xiàn)第一液相，在溫度為1262℃時(shí)開始出現(xiàn)第二液相。

（2) 在燒結(jié)過程中隨著溫度的升高M(jìn)o2FeB2先聚集再分散，晶粒形貌先由近球形轉(zhuǎn)變?yōu)榉叫危僦饾u長(zhǎng)大。當(dāng)燒結(jié)溫度為1330℃，金屬陶瓷顯微組織均勻且硬度較高，硬度可達(dá)HRC70.1。