[发明专利]高性能铁基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能铁基复合材料的制备方法。

背景技术

在切削刀具的使用中其材料不仅需要有高的强度和韧性，还需要在800K以上的高温下保持高的硬度。现有的切削刀具通常采用碳化物材料或者高速钢来制造。碳化物材料存在着明显的缺点，即难以加工成复杂的切削表面，并由于韧性较低而容易在切削过程中崩刀。高速钢具有良好的韧性，但不具有碳化物材料的高温硬度和耐磨性。

发明内容

本发明的目的是提供一种既有良好韧性和强度，又有良好高温硬度和耐磨性的高性能铁基复合材料的制备方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案包括以下步骤：

a.将重量百分比为6～8％的Mo粉、6～8％的W粉、1.8～2％的C粉、0.5～1％的P粉和余量的Fe粉配料，粉末粒度为100～200目，加入重量百分比为0.1～1.0％的润滑剂再进行球磨混合，混合时间为0.5～2小时；

b.在500～600Mpa的压力下进行压制；

c.在温度为1200～1300℃下真空加压烧结，压力为0.01～0.1Mpa，保温时间1.5～2.5小时；

d.在温度为950～1100℃下淬火，保温时间20～35分钟；在温度为450～600℃下回火，保温时间40～80分钟。

作为本发明的改进，所述润滑剂为硬脂酸锌。

作为本发明的进一步改进，所述真空加压烧结是在真空脱脂烧结一体炉中进行。

采用上述方法制备的高性能铁基复合材料具有很好的物理性能，硬度(HRC)达65～75，抗弯强度达1350～1480MPa，冲击韧性达8.6～9.5J·cm^-2。

具体实施方式

实施例一：

a.将重量百分比为6％的Mo粉、7.8％的W粉、1.8％的C粉、0.5％的P粉和余量的Fe粉配料，粉末粒度均为100目，加入重量百分比为0.1％的润滑剂再进行球磨混合，混合时间为0.5小时；

b.在500Mpa的压力下进行压制；

c.在温度为1200℃下真空加压烧结，压力为0.01Mpa，保温时间2.5小时，所通气体为氮气；

d.在温度为950℃下淬火，保温时间20分钟；在温度为600℃下回火，保温时间40分钟。

制备的高性能铁基复合材料具有很好的物理性能，硬度(HRC)达65，抗弯强度达1350MPa，冲击韧性达8.6J·cm^-2。

实施例二：

a.将重量百分比为8％的Mo粉、6％的W粉、2％的C粉、1％的P粉和余量的Fe粉配料，粉末粒度均为200目，加入重量百分比为1.0％的润滑剂再进行球磨混合，混合时间为1.5小时；

b.在600Mpa的压力下进行压制；

c.在温度为1300℃下真空加压烧结，压力为0.01～0.1Mpa，保温时间2.0小时，所通气体为氩气；

d.在温度为1100℃下淬火，保温时间35分钟；在温度为450℃下回火，保温时间80分钟。

制备的高性能铁基复合材料具有很好的物理性能，硬度(HRC)达70，抗弯强度达1400MPa，冲击韧性达9.1J·cm^-2。

实施例三：

a.将重量百分比为6.8％的Mo粉、8％的W粉、1.8％的C粉、0.68％的P粉和余量的Fe粉配料，粉末粒度均为150目，加入重量百分比为0.8％的硬脂酸锌再进行球磨混合，混合时间为2小时；

b.在560Mpa的压力下进行压制；

c.在温度为1270℃下真空加压烧结，压力为0.01～0.1Mpa，保温时间1.5小时，所通气体为氮气；

d.在温度为1000℃下淬火，保温时间28分钟；在温度为550℃下回火，保温时间60分钟。

制备的高性能铁基复合材料具有很好的物理性能，硬度(HRC)达75，抗弯强度达1480MPa，冲击韧性达9.5J·cm^-2。