B 4C制備Mo 2 FeB 2金屬陶瓷燒結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 皮偉強湖南工業大學 412007

近幾年來國內學者對主要針對Mo2F eB2金屬陶瓷的添加劑、涂層工藝和燒結工藝進行了一系列研究。王杰[1]在研究中指出，以硼鐵粉作為鐵源時，能有效降低Mo2FeB2的晶粒尺寸 。

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

1、實驗

實驗采用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行混合，球料比為3:1，球磨介質為無水乙醇，放入XQM-8型行星球磨機進行濕磨，轉速為255r/min,球磨時間為24h。將球磨好的粉料放入DHG-9053A型電熱恒溫鼓風干燥箱中進行烘干，溫度為80℃，時間為8h。將干燥后的粉末放入200目的粉末中進行過篩。采用DY-30型單柱液壓機進行模壓成型，制取試樣壓力為250Mpa。將壓坯放入TL1700管式爐中進行真空燒結，真空度控制在100-10-1pa之間溫度范圍為700-1380℃，保溫時間為30min。

2、結果及討論

2.1 燒結過程中的相變

在燒結溫度當燒結溫度1000℃原料并未發生較為明顯的固相反應。當溫度達到1100℃時原料發生固相反應出現了Mo2F eB2相，但并未有液相出現。當燒結溫度達到1200℃下固相反應完全，且組織已經完全轉變為Mo2FeB2相和鐵相組成，并且出現了液相。升溫至1300℃時部分Mo2FeB2晶粒發生異常長大。

2.2 燒結過程中微觀組織的演化過程

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

2.3力學性能分析

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

3、結論

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

（2) 在燒結過程中隨著溫度的升高Mo2FeB2先聚集再分散，晶粒形貌先由近球形轉變為方形，再逐漸長大。當燒結溫度為1330℃，金屬陶瓷顯微組織均勻且硬度較高，硬度可達HRC70.1。