B 塊體的制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抗高溫磨損的Co3B塊體的制備工藝，首先，將純度不低于99.8％的Co粉、B粉按摩爾比3:1進行迅速稱重后裝入球磨罐中，進行抽真空并充入氬氣；然后將球磨罐放入球磨機中球磨10-100小時，將取出的Co、B混合粉快速充填到石墨坩堝中；最后，將裝有Co、B混合粉的石墨坩堝放入等離子活化燒結(jié)爐中于750℃-1000℃下進行真空壓力燒結(jié)，并保溫5-10分鐘，燒結(jié)完畢后隨爐冷卻，最終得到Co3B塊體。本發(fā)明工藝過程簡單，生產(chǎn)成本低，所制得Co3B塊體可替代“斯太力”合金適用于不同的高溫腐蝕的磨損工況。
【專利說明】一種抗高溫磨損Co3B塊體的制備工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種抗高溫磨損合金的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 高溫磨損腐蝕給國民經(jīng)濟帶來巨大損失。針對熱軋機械部件及航海柴油機，航空 發(fā)動器的排氣閥等零部件等用材料之一。在國內(nèi)內(nèi)外多采用的"斯太力"合金具有較理想 的抗高溫磨損腐蝕性能，但是由于其制備成本較高，對國內(nèi)諸多涉及高溫磨損工況的用戶 及研宄者來說，期望得到一種成本較低廉，服役性能又能較好的材料。顯然，發(fā)明一種抗高 溫磨損Co 3B化合物在高溫磨損領(lǐng)域替代"斯太力"合金具有重要的創(chuàng)新價值和工程應(yīng)用意 義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種抗高溫磨損Co3B塊體的制備方法。
[0004] 為達到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：
[0005] -種抗高溫磨損的Co3B塊體的制備工藝，其特征在于，包括下述步驟：
[0006] (1)將純度不低于99. 8%的Co粉、B粉按摩爾比3:1進行迅速稱重后裝入球磨罐 中，進行抽真空并充入氬氣；
[0007] (2)將球磨罐放入球磨機中球磨10-100小時，將取出的Co、B混合粉快速充填到 石墨坩堝中；
[0008] (3)將裝有Co、B混合粉的石墨坩堝放入等離子活化燒結(jié)爐中于750°C -1000°c下 進行真空壓力燒結(jié)，并保溫5-10分鐘，燒結(jié)完畢后隨爐冷卻，最終得到Co3B塊體。
[0009] 上述工藝中，所述Co粉粒度< 200 μ m;B粉粒度< 100 μ m。
[0010] 所述球磨罐的真空度< K^Pa。
[0011] 所述真空壓力燒結(jié)的真空度< l〇_1Pa，壓力為10_30Mpa。所述真空壓力燒結(jié)的升 溫速度為2-3°C /秒。
[0012] 本發(fā)明制備Co3B塊體材料的工藝過程簡單，每公斤生產(chǎn)成本僅為"斯太力"合金的 30-45%，從而可顯著節(jié)約生產(chǎn)成本。所制得Co 3B塊體組織較致密，而且具有優(yōu)良的耐高溫 腐蝕磨損性能。如在800°C高溫磨損試驗機中進行氧化磨損試驗（磨損3小時），同樣試驗 條件下與"斯太力"材料相比，其氧化磨損失重低于"斯太力"合金，具有明顯高性價比，為 替代目前所使用的價格昂貴的"斯太力"合金成為可能。
[0013] 本發(fā)明可以制備出具有不同晶粒尺度的Co3B塊體材料，晶粒愈細(xì)小耐高溫腐蝕的 能力減弱，但是其強度會提高，可適用于不同的高溫腐蝕的磨損工況。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明實施例1制得的Co3B塊體試樣的斷口形貌照片。

【具體實施方式】
[0015] 實施例1
[0016] 1)將純凈的Co粉（純度和粒度分別為：99· 9 %和200 μ m)和B粉（純度和粒度 分別為：99. 99%和IOOym)按摩爾比3:1進行迅速稱重后裝入球磨罐中（主要是要求對B 粉迅速稱重，以免過多的吸濕），進行抽真空（真空度KT1Pa),再充入氬氣保護，再進行密 封。
[0017] 2)將球磨罐放入球磨機中開機轉(zhuǎn)動，球磨10小時后，將Co、B混合粉體快速充填 到石墨坩堝中（同樣主要是避免B粉過多的吸濕）。Co粉和B粉的球磨過程主要作用是混 合均勻的過程，B元素幾乎不會固溶于Co中。隨著球磨時間的延長，B粉在Co粉表面分布 更加均勻，且制備的Co 3B晶粒愈來愈細(xì)小。
[0018] 3)將盛放Co、B混合粉的石墨坩堝放入真空燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，真空度為KT1Pa ; 燒結(jié)爐的升溫速度為：2°C /秒；壓力為：10MPa ;燒結(jié)溫度為：750°C ;保溫時間為：5分鐘。 燒結(jié)完畢后隨燒結(jié)爐一同冷卻至約l〇〇°C時出爐后脫模。
[0019] 本實施例所得Co3B塊體試樣（Φ 100_X 100mm)晶粒度（借助Zeiss圖像分析儀 定量測試）約為89 μ-- ;利用排水法測試致密度約為：98. 2% ;對兩種不同材料在800°C高 溫磨損試驗機中進行氧化磨損試驗，磨損3小時后的失重（采用精度為0. Img電子天平稱 重）如表1所示。
[0020] 對本實施例Co3B塊體試樣進行顯微結(jié)構(gòu)分析，其斷口形貌照片如圖1所示。從圖 中可看出晶粒之間結(jié)合良好，致密度較高。
[0021] 表 1
[0022]

【權(quán)利要求】
1. 一種抗高溫磨損的Co 3B塊體的制備工藝，其特征在于，包括下述步驟： (1) 將純度不低于99. 8%的Co粉、B粉按摩爾比3:1進行迅速稱重后裝入球磨罐中， 進行抽真空并充入氬氣； (2) 將球磨罐放入球磨機中球磨10-100小時，將取出的Co、B混合粉快速充填到石墨 坩堝中； (3) 將裝有Co、B混合粉的石墨坩堝放入等離子活化燒結(jié)爐中于750°C -1000°C下進行 真空壓力燒結(jié)，并保溫5-10分鐘，燒結(jié)完畢后隨爐冷卻，最終得到C〇3B塊體。
2. 如權(quán)利要求1所述的抗高溫磨損的Co 3B塊體的制備工藝，其特征在于，所述Co粉粒 度< 200 y m ;B 粉粒度< 100 y m。
3. 如權(quán)利要求1所述的抗高溫磨損的Co 3B塊體的制備工藝，其特征在于，所述球磨罐 的真空度< K^Pa。
4. 如權(quán)利要求1所述的抗高溫磨損的Co 3B塊體的制備工藝，其特征在于，所述真空壓 力燒結(jié)的真空度< l〇_1Pa，壓力為10_30Mpa。
5. 如權(quán)利要求1所述的抗高溫磨損的Co 3B塊體的制備工藝，其特征在于，所述真空壓 力燒結(jié)的升溫速度為2-3°C /秒。
【文檔編號】C04B35/58GK104478439SQ201410771734
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】皇志富, 邢建東, 高義民 申請人:西安交通大學(xué)