一种机械合金化制备TiB₂陶瓷相增强Co基合金复合粉末的方法

专利名称：一种机械合金化制备TiB₂陶瓷相增强Co基合金复合粉末的方法
技术领域：
本发明属于材料制备技术领域，尤其涉及一种机械合金化制备TB2陶瓷相增强Co 基合金复合粉末的方法。
背景技术：
在太阳能利用技术中，把太阳光聚集起来进行热发电，是大规模开发利用太阳能的重要途径，亦是我国未来能源发展的重要举措。在太阳能热发电的关键技术中，高温储热技术可以克服太阳辐射受昼夜、天气及季节变化的制约，有利于电站的连续稳定运行，提高电站的热发电效率。在高温储热材料研究方面，金属及合金由于相变潜热高、储热密度大、 导热系数高、过冷度小、热膨胀小、使用寿命长等优点而受到研究者们广泛关注。研究表明， 金属合金相变储热材料主要集中在铝基合金。然而铝基合金作为一种固-液相变储热材料，在高温液态时会对金属容器或换热管造成比较严重的腐蚀现象，从而降低金属容器或换热管的使用寿命，增加太阳能热发电成本，降低太阳能热发电的整体发电效率。硼化物陶瓷是一种新型陶瓷材料，具有比氧化物陶瓷、碳化物陶瓷更优异的理化性能，二硼化钛(TiB2)兼有结构陶瓷和功能陶瓷双重用途，具有极其优异的物理化学性能， 例如高温硬度高、密度和电阻率低、热传导性好、化学稳定性好，抗氧化温度高，与铝等熔融金属不反应，高温力学性能优异等，因而被认为是制造新一代金属陶瓷的很有发展前途的硬质增强相。然而由于采用热喷涂技术喷涂高纯的TB2粉末来制备耐熔融金属腐蚀涂层较为困难，这也严格限制了该材料的应用和推广。

发明内容
本发明为了克服以上缺陷而提供一种机械合金化制备TW2陶瓷相增强Co基合金复合粉末的方法，机械合金化技术是一种制备颗粒增强复合粉末的高新技术，它是将不同的粉末按一定比例混合，在高能球磨机中长时间运转，粉末经磨球的碰撞、挤压、重复地发生变形、断裂、焊合、原子间相互扩散或进行固态反应，同时使硬质增强粒子均勻的嵌入金属颗粒中得到颗粒增强复合粉末，具有该方法制造工艺简单，易于控制，适用成分范围广。本发明为了实现上述目的而采取的技术方案，一种机械合金化制备TW2陶瓷相增强Co基合金复合粉末的方法，该方法按以下步骤进行
a.将TW2粉、钴基合金粉按所需比例配制，放入不锈钢球磨罐中；
b.在不锈钢球磨罐中，按TB2粉、Co基合金粉总质量的10倍加入不锈钢磨球；
c.在球磨罐中充入保护气体，开始球磨，球磨时间为6小时，球磨结束，静置至球料充分冷却后取出粉末。本发明的特点还在于
其中TiB2粉由质量分数为Ti彡67. 0%, B彡30. 0%, 0<1· 5%, C<1. 2%, Fe<0. 2%组成，平均粒度为6 7 μ m。
其中Co基合金粉由质量分数为Co余量，Cr ( 30. 0%, W^ 4.5%，C ( 1.0%， Ni ^ 3. 0%, Si ^ 1. 4%组成，平均粒度为15 45 μ m。其中TW2粉和Co基合金粉的质量比为40:60 75:25。其中球磨罐中充入的保护气体为氮气。球磨工艺为功率28. 8Hz，转速370转/分，正反转间隔时间为30min。
TiB2陶瓷相增强Co基合金复合粉末粒度为2(Γ30 μ m。与现有技术相比，本发明的优点在于，本发明采用高能球磨的机械合金化法，使 TiB2粉嵌入至Co基合金中形成硬质相增强金属基复合粉末，该方法制造工艺简单，易于控制，适用成分范围广。
具体实施例方式实施例1
将质量分数为Ti彡67. 0%, B彡30. 0%, 0<1· 5%, C<1. 2%, Fe<0. 2%，平均粒度为6 7 μ m 的 TiB2 粉和质量分数为 Co 余量，Cr ( 30. 0%,ff ( 4. 5%, C ^ 1. 0%, Ni ( 3. 0%, Si ( 1. 4%, 平均粒度为15 45 μ m的Co基合金粉放入至不锈钢球磨罐中，其中TB2粉和Co基合金粉的质量比75:25，然后按TW2粉、Co基合金粉总质量的10倍加入不锈钢磨球，球磨罐中充入氮气保护气体，然后在室温下功率28. 8Hz、以370转/分的转速、正反转间隔时间为30min 进行球磨6小时，形成TB2陶瓷相增强Co基合金复合粉末，得到的TB2陶瓷相增强Co基合金复合粉末粒度为2(Γ30 μ m。实施例2:
将质量分数为Ti彡67. 0%, B彡30. 0%, 0<1· 5%, C<1. 2%, Fe<0. 2%，平均粒度为6 7 μ m 的 TiB2 粉和质量分数为 Co 余量，Cr ( 30. 0%,ff ( 4. 5%, C ^ 1. 0%, Ni ( 3. 0%, Si ( 1. 4%, 平均粒度为15 45 μ m的Co基合金粉放入至不锈钢球磨罐中，其中TB2粉和Co基合金粉的质量比60:40，然后按TW2粉、Co基合金粉总质量的10倍加入不锈钢磨球，球磨罐中充入氮气保护气体，然后在室温下功率28. 8Hz、以370转/分的转速、正反转间隔时间为30min 进行球磨6小时，形成TB2陶瓷相增强Co基合金复合粉末，得到的TB2陶瓷相增强Co基合金复合粉末粒度为2(Γ30 μ m。实施例3:
将质量分数为Ti彡67. 0%, B彡30. 0%, 0<1· 5%, C<1. 2%, Fe<0. 2%，平均粒度为6 7 μ m 的 TiB2 粉和质量分数为 Co 余量，Cr ( 30. 0%,ff ( 4. 5%, C ^ 1. 0%, Ni ( 3. 0%, Si ( 1. 4%, 平均粒度为15 45 μ m的Co基合金粉放入至不锈钢球磨罐中，其中TB2粉和Co基合金粉的质量比50:50，然后按TW2粉、Co基合金粉总质量的10倍加入不锈钢磨球，球磨罐中充入氮气保护气体，然后在室温下功率观.8Hz、以370转/分的转速、正反转间隔时间为30min 进行球磨6小时，形成TB2陶瓷相增强Co基合金复合粉末，得到的TB2陶瓷相增强Co基合金复合粉末粒度为2(Γ30 μ m。
权利要求
1.一种机械合金化制备TB2陶瓷相增强Co基合金复合粉末的方法，其特征在于，该方法按以下步骤进行a.将TW2粉、钴基合金粉按所需比例配制，放入不锈钢球磨罐中；b.在不锈钢球磨罐中，按TB2粉、Co基合金粉总质量的10倍加入不锈钢磨球；c.在球磨罐中充入保护气体，开始球磨，球磨时间为6小时，球磨结束，静置至球料充分冷却后取出粉末。
2.根据权利要求1所述的一种机械合金化制备TiB2陶瓷相增强Co基合金复合粉末的方法，其特征在于:TiB2粉由质量分数为Ti彡67. 0%, B彡30. 0%, 0<1· 5%, C<1. 2%, Fe<0. 2% 组成，平均粒度为6 7μπι。
3.根据权利要求1所述的一种机械合金化制备TB2陶瓷相增强Co基合金复合粉末的方法，其特征在于Co基合金粉由质量分数为Co余量，Cr ^ 30. 0%, W ^ 4. 5%，C^l. 0%， Ni ^ 3. 0%, Si ^ 1. 4%组成，平均粒度为15 45 μ m。
4.根据权利要求1所述的一种机械合金化制备TB2陶瓷相增强Co基合金复合粉末的方法，其特征在于11 粉和Co基合金粉的质量比为40:60 75:25。
5.根据权利要求1所述的一种机械合金化制备TB2陶瓷相增强Co基合金复合粉末的方法，其特征在于球磨罐中充入的保护气体为氮气。
6.根据权利要求1所述的一种机械合金化制备TB2陶瓷相增强Co基合金复合粉末的方法，其特征在于球磨工艺为功率28. 8Hz，转速370转/分，正反转间隔时间为30min。
7.根据权利要求1所述的一种机械合金化制备TB2陶瓷相增强Co基合金复合粉末的方法，其特征在于陶瓷相增强Co基合金复合粉末粒度为2(Γ30 μ m。
全文摘要
一种机械合金化制备TiB2陶瓷相增强Co基合金复合粉末的方法，将质量比为40:60~75:25的TiB2粉和Co基合金粉放入至不锈钢球磨罐中，其中不锈钢磨球的质量为TiB2粉和Co基合金粉总质量的10倍，然后在氮气的保护气氛下进行球磨。球磨工艺为功率28.8Hz，转速370转/分，正反转间隔时间为30min。球磨时间为6小时，球磨结束，静置至球料充分冷却后取出粉末，最终获得粒度为20~30μm的TiB2陶瓷相增强Co基合金复合粉末。该方法技术简单，易于控制，适用成分范围广。
文档编号B22F9/04GK102441673SQ20111040599
公开日2012年5月9日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者李丹, 王洪涛, 纪岗昌, 陈枭 申请人:九江学院