[发明专利]一种颗粒增强金属基复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种颗粒增强金属基复合材料的制备方法，属于复合材料制备技术领域。本发明所述方法首先将金属粉末与粘结剂混合均匀，制成糊状物涂覆于EPS模样之上，干燥后得到预制过渡层；将增强颗粒、合金粉末混合均匀，加入粘结剂，搅拌均匀制成糊状混合物，然后涂覆于预制过渡层之上，干燥后得到预制复合层。再使用耐火材料将整个浇注系统涂覆随即烘干，最后将模型埋入干砂中振实且抽真空，进行浇注。该法所制备的颗粒增强金属基表层复合材料由三层组成，从下而上分别是复合层、过渡层及基材层，而过渡层的加入有效避免了复合层和基材组织在性能上的突变，大大提高了复合层和基材层的结合强度。

技术领域

本发明涉及一种颗粒增强金属基复合的制备方法，属于复合材料制备技术领域。

背景技术

现代工业的发展对材料的耐磨性要求越来越高，矿山、建材、冶金、电力、化工、机械和农业等部门都需要矿山机械、工程机械、农业机械以及各种破碎粉磨设备，而这些设备的易损件要受到矿石、砂石以及土壤等各种物料和研磨体的磨损，每年要消耗大量金属材料，特别在矿山领域，每年大有数以万吨的耐磨材料因磨损而被消耗，且这个数字还在以一定速度不断攀升，由此可见，耐磨材料的消耗量是非常巨大的。而随着工程领域不断向前发展迈进，各行业对材料耐磨性能的要求也越来越苛刻，传统单一的金属、陶瓷等工程材料，已很难满足现在工业的要求。而如今金属基复合材料已作为耐磨、耐蚀、耐热材料而被开发和利用，该材料兼有金属基体的良好韧性和颗粒增强体的高强度、高模量、高硬度，致使该类复合材料具有很好的耐磨损性能，与此同时该类复合材料还具有良好耐腐蚀，易于制备，成本低廉等优良特性，从而引起各国政府、工业界和高校研究员的重视，使其在耐磨行业得到了很大的发展与应用。近年来，研究人员通过优化各种工艺参数来改善颗粒增强金属基复合材料耐磨性能，成功地研发了多种工艺方法，这些工艺方法不断被使用，不断被改进，受到工程研究人员的青睐。

传统的铸造制备工艺制备的复合材料，需要加入有机或者无机粘结剂和熔剂，在没有抽真空的情况下进行液态金属浇注，就会造成粘结剂或熔剂汽化或渣化，易产生气孔和夹杂，不可避免的导致复合材料内部颗粒分布不均匀，材料内部组织复杂，加大研究难度，从而降低材料性能；新工艺液相烧结法制备的复合材料，虽然可以使颗粒均匀地分布在材料内部，但其增强颗粒与基体间润湿性较差，导致复合材料的耐磨性能也比较差。

中国发明专利 CN104911379A提供一种高性能金属基复合材料的制备方法，包括：取粒状的原材料Al、Fe、Cr、Co和Ni金属粉；通过球磨机在氩气氛保护下，制备高熵合金粉体；称取纯铜粉体及高熵合金粉体；将二者在氩气氛保护下进行球磨

混合，得到复合材料粉末；将复合材料粉末放入冷压磨具内，匀速加压且在保压后取出冷压坯体；将冷压后的复合材料放入气氛保护烧结炉的石墨磨具，升温至800℃，等炉温稳定后，进行热压并且保压1小时，整个过程通入循环的氮气；以及随炉冷却至室温，得到铜基复合材料。相比于现有技术，采用上述制备方法，缺点在于高熵效应的存在，使得各种元素在冷却过程中扩散困难，使高熵合金粉体在冷却过程中极易形成粉体和纳米晶结构，造成元素尺寸差异，严重影响复合材料性能。

中国发明专利 CN103667851A涉及了一种颗粒增强金属基复合材料的液相烧结的新型制备方法，首先使用球磨机将增强颗粒和基体粉末混合均匀，然后利用放电等离子真空烧结设备将混合粉末烧结成预制坯，最后将预制坯放入真空管式炉中进行重熔，该方法制备的复合材料其优点是增强颗粒与基体之间的比例可以任意混合，而且增强颗粒可以均匀地分布在复合材料内部。这种方法制备的缺点是由于增强颗粒与基体之间不能很好地润湿，而且重熔过程中温度较低，导致增强颗粒与基体不能进行发生充分的冶金反应，界面就不能很好地结合，致使复合材料的综合性能降低，因此它在工业上的使用在很大程度上受到限制。

发明内容

一种颗粒增强金属基复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）将金属粉末与粘结剂混合均匀，制成糊状物涂覆于EPS模样之上，干燥后得到预制过渡层。