專(zhuān)利名稱(chēng)：熱輾壓用鉬基金屬陶瓷模具材料的制作方法
專(zhuān)利說(shuō)明 本發(fā)明屬于金屬陶瓷材料。主要適用于熱輾壓成型材的模具用料。
擺動(dòng)輾壓是本世紀(jì)六十年代開(kāi)始進(jìn)入實(shí)用階段的一種新的壓力加工方法，由于它具有省力、精度高、節(jié)省能源和原材料、易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，可以實(shí)現(xiàn)少無(wú)切屑加工、也無(wú)公害等優(yōu)點(diǎn)，因此擺動(dòng)輾壓技術(shù)發(fā)展很快，尤其是冷輾和溫輾技術(shù)發(fā)展很快，而熱輾壓技術(shù)由于受模具所存在問(wèn)題的限制，發(fā)展速度很慢。
目前，在熱輾壓技術(shù)領(lǐng)域中，作為熱輾壓模具材料，通常所使用的模具用料有高溫合金(GH135)、鉬合金(TZM)、硬質(zhì)合金(TiC)和3Cr2W8等材料。但是這些材料作為熱輾壓模具都因使用壽命低而限制了熱輾壓技術(shù)的發(fā)展，這些模具材料還存在著模具加工費(fèi)用高和所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量差等缺點(diǎn)。因此上述材料作為熱輾壓模具用料因不適合熱輾壓技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展而被逐漸的被淘汰。
本發(fā)明地目的是設(shè)計(jì)出一種具有使用壽命長(zhǎng)和高溫強(qiáng)度高、抗熱疲勞性能好和在工作時(shí)不粘氧化鐵皮又具備自潤(rùn)滑性能好的用作制備熱輾壓模具的鉬基金屬陶瓷材料。
由本發(fā)明設(shè)計(jì)出的金屬陶瓷材料，其化學(xué)成分為(重量%)Mo 35-75%;Al2O37-30%;Cr 10～35%;La2O30-12%;Ni、Fe、Co三種元素中的任一種或兩種以上之和為1-15%。
由于采用了上述的成分設(shè)計(jì)，本發(fā)明金屬陶瓷有良好的抗熱疲勞性能，由這種材料制備的模具，在850～1120℃溫度下和交變偏心載荷作用下能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作而不變形，在熱輾壓溫度下具備自潤(rùn)滑性能而不粘氧化鐵皮，本發(fā)明金屬陶瓷同時(shí)也具備高溫強(qiáng)度好，高溫硬度高，但在常溫下這種金屬陶瓷也能夠進(jìn)行機(jī)床切屑加工，這樣利于模具的修整。
本發(fā)明金屬陶瓷材料，含有的金屬元素有Mo、Cr、Ni、Fe、Co等，同時(shí)也含有陶瓷相三氧化二鋁和三氧化二鑭。
在本發(fā)明金屬陶瓷中鉬的加入，可以使材料的熔點(diǎn)提高，它與金屬元素Cr、Ni等形成固溶體，使該種材料具有良好的高溫強(qiáng)度，其化學(xué)成分為(重量%)35-75%。
本發(fā)明加入金屬元素鉻，目的在于提高材料的耐磨性，鉻與氧親合力大，可以形成氧化物保護(hù)層，阻止氧化作用向材料內(nèi)部發(fā)展，還可以阻止表面層裂紋的形成和發(fā)展，其化學(xué)成分(重量%)為10～35%。
在本發(fā)明中加入金屬鎳，它可與鉬、鉻形成固體合金，能提高材料的韌性、強(qiáng)度及密度，并可以使加工性能得到改善。金屬元素鐵和鈷雖然可以部分或全部的取代金屬鎳，但對(duì)本發(fā)明金屬陶瓷材料的物理性能會(huì)有一定的損失，因此在本發(fā)明金屬陶瓷材料中金屬元素Ni、Fe、Co三種元素中的任一種或兩種以上的元素添加到本發(fā)明材料中，其化學(xué)成分含量為(重量%)1-15%。
在本發(fā)明材料中加入陶瓷相三氧化二鋁和三氧化二鑭，它們之間能形成固溶體，能夠提高材料的抗熱震性能和高溫強(qiáng)度。三氧化二鋁本身又具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐磨性，在1000℃左右溫度下其硬度與常溫硬度相差不大。三氧化二鋁與氧化鉻也能形成固溶體，能夠改善材料的結(jié)合性能。因此在本發(fā)明材料中三氧化二鋁的化學(xué)成分含量為(重量%)7-30%。三氧化二鑭的化學(xué)成分含量為(重量%)0-12%。
本發(fā)明金屬陶瓷材料是采用粉末冶金方法制備，其制備方法如下 1.配料、以重量百分比稱(chēng)量各種原料粉末。其各種粉末的純度和粒度由表1給出。
表1 本發(fā)明原材料的純度、粒度 2.原料混合、配制好的粉末裝入濕磨機(jī)硬質(zhì)合金筒內(nèi)，筒內(nèi)的硬質(zhì)合金球重為料重的2.5倍，以酒精為球磨介質(zhì)，球磨時(shí)間為100～150小時(shí)，磨后將粉末烘干。
3.壓制成型、先將粉末組合成所設(shè)計(jì)的形狀、尺寸和有一定密度與強(qiáng)度的壓坯，這種壓坯的制備是將混勻的粉末裝入選定的彈性塑料套內(nèi)，經(jīng)密封后放入等靜壓機(jī)內(nèi)，在單位壓力為2T/cm2的壓力下壓制成型的。
4.燒結(jié)、壓坯件是在高溫下進(jìn)行燒結(jié)的，燒結(jié)時(shí)通入保持氣體。
5.機(jī)加工本發(fā)明的金屬陶瓷材料所制備的模具，可以采用機(jī)床車(chē)削加工，加工后能夠獲得良好的表面光潔度。
本發(fā)明金屬陶瓷材料與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有以下特點(diǎn)。
1.本發(fā)明材料作為熱輾壓碟簧等模具，具有使用壽命高。由本發(fā)明材料制備的模具與現(xiàn)有技術(shù)中熱輾壓模具的壽命比較見(jiàn)表2。
表2本發(fā)明模具材料與現(xiàn)有技術(shù)中模具材料的使用壽命比較
2.由本發(fā)明材料所制備的模具，具有良好的自潤(rùn)滑作用(不需加任何潤(rùn)滑劑)，不粘氧化鐵皮，它與其它模具相比較，其被輾壓件制品表面質(zhì)量好，成品率高。
3.本發(fā)明金屬陶瓷材料，具有良好的高溫性能，抗熱疲勞性能好，高溫強(qiáng)度高，在850～1120℃溫度和交變偏心載荷作用下能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作而不變形。
實(shí)施例 在本發(fā)明金屬陶瓷材料的化學(xué)成分范圍內(nèi)配制了四個(gè)成分含量的金屬陶瓷材料，材料的純度與粒度與表1相同，材料的各組化學(xué)成分含量見(jiàn)表3。
表3四種成分的金屬陶瓷模具化學(xué)成分含量(重量%)
當(dāng)上述四種成分的金屬陶瓷材料配制好后，再分別混勻攪拌和球磨，球磨采用酒精為球磨介質(zhì)，球重為粉重的2.5倍，球磨是在硬質(zhì)合金筒內(nèi)進(jìn)行，球磨時(shí)間為100小時(shí)，球磨后的粉末取出烘干后再裝入彈性塑料套內(nèi)，經(jīng)等靜壓成型。壓坯件的燒結(jié)是在通有保護(hù)氣氛高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)進(jìn)行，燒結(jié)后模具件的硬度和使用壽命列于表4。
表4模具的使用壽命和硬度

權(quán)利要求
1、一種用于制作熱輾壓模具的金屬陶瓷材料，其特征在于這種金屬陶瓷材料的化學(xué)成分為(重量%)Mo35-75%；Al2O37-30%；Cr10-35%；La2O30-12%；Ni、Fe、Co三種元素中的任一種或兩種以上之和為1-15%。
全文摘要
本發(fā)明屬于金屬陶瓷領(lǐng)域。主要是適用于制備熱輾壓模具的材料。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的金屬陶瓷材料是以金屬鉬為基，同時(shí)又加入了陶瓷相和其它金屬元素。由于本發(fā)明材料中陶瓷相本身具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐磨性，同時(shí)在高溫下與室溫時(shí)硬度相差不大，又能與金屬元素形成固溶體，因此能提高本發(fā)明材料的抗熱震性能和高溫強(qiáng)度。
文檔編號(hào)C22C32/00GK1031258SQ8710682
公開(kāi)日1989年2月22日 申請(qǐng)日期1987年10月12日 優(yōu)先權(quán)日1987年10月12日
發(fā)明者肖振聲, 周鳳池 申請(qǐng)人:冶金工業(yè)部鋼鐵研究總院