本發(fā)明涉及一種抗冷沖模具材料的制備方法，屬于模具材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

模具材料是指我國(guó)目前用于塑料模具材料的鋼種，可按鋼材特性和使用時(shí)的熱處理狀態(tài)分類。模具用于金屬或非金屬材料的沖裁、拉伸、彎曲、擠壓、鐓打等工序。模具鋼要求有足夠的強(qiáng)度、韌度、硬度、抗磨能力、抗疲勞能力、抗變形、抗斷裂能力。

在鑄件生產(chǎn)時(shí)，模具的好壞直接影響到后期鑄件的質(zhì)量，傳統(tǒng)的以金屬和陶瓷為原料制成的模具由于配方以及工藝問(wèn)題，生產(chǎn)出的模具抗沖擊度不夠，導(dǎo)致后期在進(jìn)行鑄件生產(chǎn)過(guò)程中，受到其他鑄件設(shè)備敲打、碰撞以及其他外力沖擊時(shí)，常常造成模具損壞，使用壽命低的，在生產(chǎn)中，一旦模具損壞，如果不能及時(shí)更換，又影響生產(chǎn)進(jìn)度，造成生產(chǎn)效率低下。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)以金屬和陶瓷為原料生產(chǎn)出的模具材料在室溫下抗沖擊強(qiáng)度不夠，導(dǎo)致其在鑄件生產(chǎn)過(guò)程易損壞，降低了其使用壽命的問(wèn)題，本發(fā)明首先將玄武巖與火成巖球磨成粉末后，對(duì)其進(jìn)行加熱，得到混合熔融物，對(duì)其進(jìn)行引絲，得到混合巖纖維，接著將其與ZrO₂、TiC等物質(zhì)進(jìn)行混合，得到無(wú)機(jī)混合料，并將其與3-氨丙基三乙氧基硅烷進(jìn)行混合球磨，收集球磨粉末，再將其與聚乙烯醇溶液進(jìn)行混合澆筑、靜置固化，得到靜置固化料，最后對(duì)其進(jìn)行煅燒，即可得到抗冷沖模具材料。本發(fā)明制備的抗冷沖模具材料抗沖擊強(qiáng)度高，不易被損壞，延長(zhǎng)了其使用壽命。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

（1）選取玄武巖與火成巖，將其洗凈并自然晾干，隨后按質(zhì)量比1:1，將晾干的玄武巖與晾干的火成巖混合破碎并置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨2～3h，得混合球磨粉末；

（2）將上述制備的混合球磨粉末置于石墨坩堝中，將石墨坩堝置于真空管式爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，加壓至5～10MPa，并加熱升溫至250～300℃，保溫加熱10～15min后，按10℃/min升溫加熱至1550～1600℃，保溫加熱1～2h，制備得混合熔融物；

（3）將石墨坩堝中混合熔融物從坩堝漏嘴處用玻璃棒進(jìn)行引絲，收集直徑為20～30μm的混合巖纖維，隨后按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量15～20份ZrO₂、5～10份TiC、20～25份Al₂O₃，10～15份MgO和15～20份收集的混合巖纖維，置于高速攪拌機(jī)中，在3500～4000r/min下攪拌混合制備得無(wú)機(jī)混合料；

（4）按質(zhì)量比1:5，將3-氨丙基三乙氧基硅烷與上述制備的無(wú)機(jī)混合料攪拌混合并置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨3～5h，隨后收集球磨粉末，按質(zhì)量比1:3，將質(zhì)量濃度25%聚乙烯醇溶液與球磨粉末攪拌混合并澆筑至模具中，在室溫下靜置固化3～5h，制備得靜置固化料；

（5）將上述制備的靜置固化料置于120～130℃下保溫加熱1～2h，隨后按15℃/min加熱升溫至1100～1200℃，保溫煅燒2～3h后，停止加熱并自然冷卻至室溫，即可制備得一種抗冷沖模具材料。

本發(fā)明的制備的抗冷沖模具材料斷裂韌性達(dá)到12MPa·m^1/2以上，抗彎強(qiáng)度達(dá)到1425MPa以上，硬度達(dá)到16Gpa以上，抗沖擊強(qiáng)度高于85.95J/cm²。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：

（1）本發(fā)明制備的抗冷沖模具材料抗沖擊強(qiáng)度高，抗沖擊強(qiáng)度高于85.95J/cm²，延長(zhǎng)了其使用壽命；

（2）本發(fā)明制備的抗冷沖模具材料以玄武巖與火成巖為主要原料，所需的原材料獲取簡(jiǎn)單，價(jià)格低。

具體實(shí)施方式

首先選取玄武巖與火成巖，將其洗凈并自然晾干，隨后按質(zhì)量比1:1，將晾干的玄武巖與晾干的火成巖混合破碎并置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨2～3h，得混合球磨粉末；將上述制備的混合球磨粉末置于石墨坩堝中，將石墨坩堝置于真空管式爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，加壓至5～10MPa，并加熱升溫至250～300℃，保溫加熱10～15min后，按10℃/min升溫加熱至1550～1600℃，保溫加熱1～2h，制備得混合熔融物；再將石墨坩堝中混合熔融物從坩堝漏嘴處用玻璃棒進(jìn)行引絲，收集直徑為20～30μm的混合巖纖維，隨后按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量15～20份ZrO₂、5～10份TiC、20～25份Al₂O₃，10～15份MgO和15～20份收集的混合巖纖維，置于高速攪拌機(jī)中，在3500～4000r/min下攪拌混合制備得無(wú)機(jī)混合料；按質(zhì)量比1:5，將3-氨丙基三乙氧基硅烷與上述制備的無(wú)機(jī)混合料攪拌混合并置于球磨罐中，在250～300r/min下球磨3～5h，隨后收集球磨粉末，按質(zhì)量比1:3，將質(zhì)量濃度25%聚乙烯醇溶液與球磨粉末攪拌混合并澆筑至模具中，在室溫下靜置固化3～5h，制備得靜置固化料；最后將上述制備的靜置固化料置于120～130℃下保溫加熱1～2h，隨后按15℃/min加熱升溫至1100～1200℃，保溫煅燒2～3h后，停止加熱并自然冷卻至室溫，即可制備得一種抗冷沖模具材料。

實(shí)例1

首先選取玄武巖與火成巖，將其洗凈并自然晾干，隨后按質(zhì)量比1:1，將晾干的玄武巖與晾干的火成巖混合破碎并置于球磨罐中，在300r/min下球磨3h，得混合球磨粉末；將上述制備的混合球磨粉末置于石墨坩堝中，將石墨坩堝置于真空管式爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，加壓至10MPa，并加熱升溫至300℃，保溫加熱15min后，按10℃/min升溫加熱至1600℃，保溫加熱2h，制備得混合熔融物；再將石墨坩堝中混合熔融物從坩堝漏嘴處用玻璃棒進(jìn)行引絲，收集直徑為30μm的混合巖纖維，隨后按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量20份ZrO₂、10份TiC、25份Al₂O₃，15份MgO和20份收集的混合巖纖維，置于高速攪拌機(jī)中，在4000r/min下攪拌混合制備得無(wú)機(jī)混合料；按質(zhì)量比1:5，將3-氨丙基三乙氧基硅烷與上述制備的無(wú)機(jī)混合料攪拌混合并置于球磨罐中，在300r/min下球磨5h，隨后收集球磨粉末，按質(zhì)量比1:3，將質(zhì)量濃度25%聚乙烯醇溶液與球磨粉末攪拌混合并澆筑至模具中，在室溫下靜置固化5h，制備得靜置固化料；最后將上述制備的靜置固化料置于130℃下保溫加熱2h，隨后按15℃/min加熱升溫至1200℃，保溫煅燒3h后，停止加熱并自然冷卻至室溫，即可制備得一種抗冷沖模具材料。經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明的制備的抗冷沖模具材料斷裂韌性達(dá)到13MPa·m^1/2，抗彎強(qiáng)度達(dá)到1430MPa，硬度達(dá)到16.5Gpa，抗沖擊強(qiáng)度為86.95J/cm²。

實(shí)例2

首先選取玄武巖與火成巖，將其洗凈并自然晾干，隨后按質(zhì)量比1:1，將晾干的玄武巖與晾干的火成巖混合破碎并置于球磨罐中，在250r/min下球磨2h，得混合球磨粉末；將上述制備的混合球磨粉末置于石墨坩堝中，將石墨坩堝置于真空管式爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，加壓至5MPa，并加熱升溫至250℃，保溫加熱10min后，按10℃/min升溫加熱至1550℃，保溫加熱1h，制備得混合熔融物；再將石墨坩堝中混合熔融物從坩堝漏嘴處用玻璃棒進(jìn)行引絲，收集直徑為20μm的混合巖纖維，隨后按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量15份ZrO₂、5份TiC、20份Al₂O₃，10份MgO和15份收集的混合巖纖維，置于高速攪拌機(jī)中，在3500r/min下攪拌混合制備得無(wú)機(jī)混合料；按質(zhì)量比1:5，將3-氨丙基三乙氧基硅烷與上述制備的無(wú)機(jī)混合料攪拌混合并置于球磨罐中，在250r/min下球磨3h，隨后收集球磨粉末，按質(zhì)量比1:3，將質(zhì)量濃度25%聚乙烯醇溶液與球磨粉末攪拌混合并澆筑至模具中，在室溫下靜置固化3h，制備得靜置固化料；最后將上述制備的靜置固化料置于120℃下保溫加熱1h，隨后按15℃/min加熱升溫至1100℃，保溫煅燒2h后，停止加熱并自然冷卻至室溫，即可制備得一種抗冷沖模具材料。經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明的制備的抗冷沖模具材料斷裂韌性達(dá)到13.5MPa·m^1/2，抗彎強(qiáng)度達(dá)到1435MPa，硬度達(dá)到16.7Gpa，抗沖擊強(qiáng)度為87.95J/cm²。

實(shí)例3

首先選取玄武巖與火成巖，將其洗凈并自然晾干，隨后按質(zhì)量比1:1，將晾干的玄武巖與晾干的火成巖混合破碎并置于球磨罐中，在270r/min下球磨2h，得混合球磨粉末；將上述制備的混合球磨粉末置于石墨坩堝中，將石墨坩堝置于真空管式爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，加壓至7MPa，并加熱升溫至270℃，保溫加熱12min后，按10℃/min升溫加熱至1650℃，保溫加熱2h，制備得混合熔融物；再將石墨坩堝中混合熔融物從坩堝漏嘴處用玻璃棒進(jìn)行引絲，收集直徑為25μm的混合巖纖維，隨后按重量份數(shù)計(jì)，分別稱量17份ZrO₂、7份TiC、22份Al₂O₃，12份MgO和17份收集的混合巖纖維，置于高速攪拌機(jī)中，在3700r/min下攪拌混合制備得無(wú)機(jī)混合料；按質(zhì)量比1:5，將3-氨丙基三乙氧基硅烷與上述制備的無(wú)機(jī)混合料攪拌混合并置于球磨罐中，在270r/min下球磨4h，隨后收集球磨粉末，按質(zhì)量比1:3，將質(zhì)量濃度25%聚乙烯醇溶液與球磨粉末攪拌混合并澆筑至模具中，在室溫下靜置固化4h，制備得靜置固化料；最后將上述制備的靜置固化料置于125℃下保溫加熱1h，隨后按15℃/min加熱升溫至1150℃，保溫煅燒2h后，停止加熱并自然冷卻至室溫，即可制備得一種抗冷沖模具材料。經(jīng)檢測(cè)，本發(fā)明的制備的抗冷沖模具材料斷裂韌性達(dá)到13.6MPa·m^1/2，抗彎強(qiáng)度達(dá)到1440MPa，硬度達(dá)到16.7Gpa，抗沖擊強(qiáng)度為87.95J/cm²。