[发明专利]一种碳化硅颗粒增强316L不锈钢基复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种碳化硅颗粒增强316L不锈钢基复合材料及其制备方法，所述碳化硅增强316L不锈钢基复合材料包括316L不锈钢基体和均匀分布于316L不锈钢基体中的碳化硅颗粒，所述碳化硅颗粒的体积分数为2～30%。本发明将原料粉体配制为浆料并以KD‑1聚酯聚胺复合分散剂进行球磨，使得碳化硅颗粒与金属粉体充分混合，避免团聚的出现，并使得球磨后的粉体具有更大的比表面积，利于后期的烧结致密；且进行热压烧结，由此可以得到具有高致密度、高强度的碳化硅颗粒增强不锈钢基复合材料。本发明制备方法过程简单，制备周期短，材料致密度高、强度高。

技术领域

本发明涉及一种碳化硅颗粒增强316L不锈钢基复合材料及其制备方法，属于金属基复合材料领域。

背景技术

颗粒增强复合材料由于其增强相成本低、微观结构均匀、材料性能各向同性、可以采用传统的金属加工工艺进行加工，因此引起了人们的广泛关注。316L不锈钢由于具有无磁性、良好的焊接性能及抗蚀性能，在机械、化工、石油、轻工，特别是海洋工程等领域得到广泛使用。然而316L不锈钢属于奥氏体不锈钢，由于本身是固溶体，而且含碳量较低，碳等元素都被固溶在晶格里，冷却时不发生相变，不能通过常用的热处理方式提高其强度和硬度，因而普通的316L不锈钢强度和硬度都较低，在某些高强度工作条件下往往容易发生破坏，使其在承受较重负荷及对强度有较高要求的设备和部件上的使用受到限制。SiC有很高的化学稳定性、高硬度、高热导率、低热胀系数，因此具有抗磨、耐高温、耐热震、耐腐蚀等优良性能，被广泛应用于电子、信息、精密加工技术、军工、航空航天、高级耐火材料、特种陶瓷材料、高级磨削材料和和增强材料等领域。专利CN200710017410.7公开了一种定向排列的陶瓷晶须或纤维增强不锈钢基材料的制备方法，利用流延成型的方法制得含有陶瓷晶须或纤维的不锈钢未凝固生片，再利用磁场诱导定向排列方法或电场定向排列方法实现增强体在集体中的二维定向排列后经烘干、叠层和热合工艺制备得到三维定向排列的陶瓷晶须或纤维增强的不锈钢基复合材料。但是，其制备工艺复杂，还要对增强体进行化学镀或化学沉积等表面处理；另外，制备出的材料只是在垂直晶须或纤维的方向上性能得到提升，对于要求材料具有各向同性的力学性能的工程构件来说，其使用具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种更加简便的获得具有高致密度、高强度、拉伸性能优良的且各向同性的碳化硅颗粒增强316L不锈钢基复合材料及其制备方法。

在此，一方面，本发明提供一种碳化硅颗粒增强316L不锈钢基复合材料，所述碳化硅增强316L不锈钢基复合材料包括316L不锈钢基体和均匀分布于316L不锈钢基体中的碳化硅颗粒，所述碳化硅颗粒的体积分数为2～30％。

本发明将低密度、高刚度和高强度的碳化硅颗粒作为增强相颗粒引入到316L不锈钢基体中，在降低316L不锈钢材料密度的同时，提高其强度、弹性模量和硬度，而且还具有各向同性。

本发明中，所述碳化硅颗粒增强316L不锈钢基复合材料具有各向同性且密度为6.78～7.61gcm^-3，硬度为Hv_200g250～900，抗拉强度为580～670Mpa，室温下干摩擦体积磨损量为20.56～51.47mm³，致密度达到95％以上。

较佳地，所述碳化硅颗粒的粒径为1～20μm。

较佳地，所述316L不锈钢基体为316L奥氏体不锈钢。

另一方面，本发明还提供了一种碳化硅颗粒增强316L不锈钢基复合材料的制备方法，其特征在于，包括：

(1)以SiC粉体、316L不锈钢粉体为原料，配成固含量为75～85wt％的浆料后，加入分散剂进行球磨混合；