[发明专利]Al2O3颗粒增强W/Cr双金属基复合材料制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属基复合材料技术领域，涉及一种Al₂O₃颗粒增强W/Cr双金属基复合材料制备方法。

背景技术

无缝钢管模具内嵌套是钢坯冷轧、挤压、减壁、扩孔等生产过程中的必不可少的模具内部件，当对内部的无缝钢管进行加工时，模具嵌套将受到巨大的冲击力和高温摩擦磨损，这就对该模具内嵌套的强度、脆性、抗冲击性能和高温摩擦磨损性能提出了很高的要求。

钨具有高密度、高强度、低热膨胀系数、抗腐蚀性和良好的机械加工等综合性能，但随着温度的升高钨的性能明显下降，有关研究指出，当温度升到1000℃以上，钨的强度可下降到80%左右，其脆性大大提高，严重限制了该材料在高温环境下的使用；铬不但具有钨的综合力学性能，同时还具有高温脆性低的特点；氧化铝具有高强度、高硬度、高耐磨性、高模量等特点，因此氧化铝颗粒增强钨铬双金属基复合材料可以兼顾三者的优良特性，保证了该模具内嵌套的使用性能和使用寿命。

由于氧化铝、钨铬材料巨大的密度差导致增强颗粒和基体二者具有较差的结合性和润湿性，因此原始的粉末冶金成型方法很难制得分散均匀、性能优良的复合材料。当前，该金属基复合材料的制备方法主要有氢气还原烧结法、离心注浆成型法、铝热反应法，但是这些方法有的工艺复杂，有的成本高昂，有的制备的材料性能低下，都不适合批量生产与普及，因此迫切需要一种工艺简单、成本低廉、生产质量高的方法的产生。

溶胶凝胶自生粉末冶金法是以溶胶凝胶制得的胶体与钨铬粉末湿混的方法制得混合均匀的烧结坯体，再通过自生粉末冶金方法制得分散均匀、性能优良的Al₂O₃/W-Cr复合材料。该方法克服了钨铬、氧化铝颗粒混粉不均匀、烧结体致密度差的缺点，以及解决了由氧化铝颗粒活性低、结合力差导致的材料性能低下的问题，因此对类似难制备的颗粒增强金属基复合材料的制备方法的探索研究具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种Al₂O₃颗粒增强W/Cr双金属基复合材料制备方法，解决了现有制备方法工艺复杂及制备得到的复合材料分散不均匀的问题。

本发明所采用的技术方案是，Al₂O₃颗粒增强W/Cr双金属基复合材料制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，将Al(NO₃)₃和无水乙醇混合后搅拌1h得到氢氧化铝酒精溶液，然后用氨水调节氢氧化铝酒精溶液pH值为8后继续搅拌2h得到氢氧化铝酒精溶胶；

步骤2，将钨粉和铬粉缓慢加入步骤1得到的氢氧化铝酒精溶胶中后继续搅拌5h，然后过滤，用酒精清洗后再次过滤，反复2-3次得到粘稠状混合粉体；

步骤3，将步骤2得到的粘稠状混合粉体烘干后压制成型、烧结，得到Al₂O₃颗粒增强W/Cr双金属基复合材料。

本发明的特点还在于，

步骤1中硝酸铝酒精溶液浓度为0.5mol/L，Al(NO₃)₃的质量根据化学式I和II、要制备的试样的总体积和Al₂O₃的体积分数5-10%，利用公式I和II计算得出：

Al(NO₃)₃+3NH₃·H₂O＝Al(OH)₃+3NH₄NO₃      I

2Al(OH)₃＝Al₂O₃+3H₂O          II

m₁＝V×vol₁％×ρ₁            I

m2=21250m1]]>               II