四硼化鎢(Tungsten Tetraborate,WB4)是由鎢元素和氧元素組成的一種黑色粉末,是一種新型的超硬材料,具有高硬度、耐高溫、耐磨損、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和中子吸收效果等特點(diǎn),適合應(yīng)用于切削工具中。然而,在高于1000℃下,WB4會(huì)分解成硬度較低的WB2(二硼化鎢),從而降低材料的力學(xué)性能。
為了進(jìn)一步提高四硼化鎢超硬材料的硬度和熱穩(wěn)定性,研究者向WB4的制備過(guò)程中摻雜一定量的錸(Re)粉。錸是一種過(guò)渡金屬元素,原子序數(shù)75,位于元素周期表中第6周期VIIB族,其熔點(diǎn)是在鎢和碳的之后,約為3180 ℃,沸點(diǎn)則居首位,具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、耐磨損、耐腐蝕、耐高溫和抗蠕變等特點(diǎn)。
Re摻雜的WB4材料的生產(chǎn)步驟:將鎢粉、硼粉和錸粉在氬氣氣氛下,進(jìn)行高能球磨;將高能球磨后的粉末進(jìn)行致密化燒結(jié),得到錸摻雜的四硼化鎢材料。其中,鎢粉、硼粉和錸粉的摩爾比為1:x:5,x在0至0.5之間;高能球磨的儀器選自高能球磨機(jī)、振動(dòng)球磨機(jī)、行星式球磨機(jī)、場(chǎng)輔助球磨機(jī)或離子體輔助高能球磨機(jī),球磨時(shí)間為1~40h,球料比為3:1~6:1,磨球的直徑為11~12mm;燒結(jié)方法包括熱壓燒結(jié)、無(wú)壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)、微波燒結(jié)或場(chǎng)輔助燒結(jié),燒結(jié)溫度為1200℃~1600℃,保溫時(shí)間為1h~2h。該生產(chǎn)方法制備得到的材料的硬度和熱穩(wěn)定性較好,同時(shí)采用的設(shè)備簡(jiǎn)單,可操作性強(qiáng),成本低。