B 4C制备Mo 2 FeB 2金属陶瓷烧结过程中的相变及微观组织的演变过程

薛瑞萌 银锐明 吴泱 徐凯 皮伟强湖南工业大学 412007

近几年来国内学者对主要针对Mo2F eB2金属陶瓷的添加剂、涂层工艺和烧结工艺进行了一系列研究。王杰[1]在研究中指出，以硼铁粉作为铁源时，能有效降低Mo2FeB2的晶粒尺寸 。

本文在前人的研究基础使用B4C、钼铁和铁粉制备Mo2F eB2基金属陶瓷材料，并对其在烧结过程显微组织和相的演变过程和不同烧结温度下材料的力学性能进行了研究。

1、实验

实验采用B4C粉、钼铁粉、还原铁粉作为原料，各类材料的平均粒度小于400目，且含氧量不高于0.5%。将原料按照一定的比例进行混合，球料比为3:1，球磨介质为无水乙醇，放入XQM-8型行星球磨机进行湿磨，转速为255r/min,球磨时间为24h。将球磨好的粉料放入DHG-9053A型电热恒温鼓风干燥箱中进行烘干，温度为80℃，时间为8h。将干燥后的粉末放入200目的粉末中进行过筛。采用DY-30型单柱液压机进行模压成型，制取试样压力为250Mpa。将压坯放入TL1700管式炉中进行真空烧结，真空度控制在100-10-1pa之间温度范围为700-1380℃，保温时间为30min。

2、结果及讨论

2.1 烧结过程中的相变

在烧结温度当烧结温度1000℃原料并未发生较为明显的固相反应。当温度达到1100℃时原料发生固相反应出现了Mo2F eB2相，但并未有液相出现。当烧结温度达到1200℃下固相反应完全，且组织已经完全转变为Mo2FeB2相和铁相组成，并且出现了液相。升温至1300℃时部分Mo2FeB2晶粒发生异常长大。

2.2 烧结过程中微观组织的演化过程

综上所述，在液相L1烧结阶段随着温度的升高，液相逐渐增多，液相开始填补气孔，随着孔隙的填补，晶粒开始发生聚集。当达到液相L2烧结阶段时，由于液相L2对Mo2FeB2晶粒具有较高的溶解度，通过对Mo2FeB2聚集体的渗透和破碎使得Mo2FeB2晶粒在液相中重新析出达到均匀分散的效果，随着温度的升高晶粒尺寸开始增大，由于Mo2FeB2晶粒在生长过程中，大量相似或取向相同的晶粒发生接触变大，导致部分晶粒发生异常长大。

2.3力学性能分析

当烧结温度为1230℃时， 硬度仅为HRC9.5，随着烧结温度的升高硬度逐渐上升当烧结温度为133O℃时，硬度提升至HRC70.1。

3、结论

（1）在1136℃以前为固相烧结阶段，1136℃以后为液相烧结阶段，在温度为1136℃左右开始出现第一液相，在温度为1262℃时开始出现第二液相。

（2) 在烧结过程中随着温度的升高Mo2FeB2先聚集再分散，晶粒形貌先由近球形转变为方形，再逐渐长大。当烧结温度为1330℃，金属陶瓷显微组织均匀且硬度较高，硬度可达HRC70.1。