[发明专利]一种Al2O3颗粒增强铁基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种Al₂O₃颗粒增强铁基复合材料的制备方法，包含以下步骤：(1)将摩尔比为5‑9:1无水氯化铝溶液和铝微粉混合，在200℃条件下加热2‑3h，反应完全后，过滤得到聚合氯化铝；(2)将聚合氯化铝分散于0.5mol/L乙醇溶液中，缓慢加入氨水溶液，得到的白色沉淀，过滤、洗涤、烘干，得氢氧化铝与铝微粉的混合物；(3)将氢氧化铝与铝微粉混合物与C粉、Fe粉混合，压制成型，在氩气保护炉中高温烧结，得到Al₂O₃颗粒增强铁基复合材料。本发明解决了铁基材料与Al₂O₃颗粒材料的密度差较大，界面润湿性较差的问题。本发明制备的铁基复合材料具有良好的力学性能，可以广泛应用于要求高强度、高硬度的形状复杂零件上。

技术领域

本发明涉及的是一种复合材料技术领域，具体涉及一种Al₂O₃颗粒增强铁基复合材料的制备方法。

背景技术

钢铁材料是最常用的金属材料，具有优良的机械性能，还可以添加各种合金元素(如镍、铜、铬、锰、钨、钼等)来提高其性能，并且，可以很方便地通过热处理来改变其组织和改善其机械性能，以便适应不同工况条件的要求。近年来重点研究领域之一是向钢铁材料中添加各种耐磨颗粒，以提高其比强度、比刚度和耐磨性。

Al₂O₃具有高硬度、高耐磨性、良好的化学稳定性，即使在高温工况条件下，依然能保持良好的性能，Al₂O₃颗粒增强铁基复合材料比较充分地利用了钢铁材料和Al₂O₃材料的特点，综合性能优良，已用于制造飞机和车辆等的摩擦材料和各种耐磨材料，近年来取得了较大的进展。

但是钢铁材料与Al₂O₃颗粒材料的密度差较大，界面润湿性较差，一般需要采取粉末冶金方法或其他特殊工艺措施，才能克服两者密度差大和润湿性差大的问题，影响了铁基复合材料的性能。同时采用外加颗粒的制备工艺复杂，成本较高，不利于推广应用。

本发明通过采用原位方法加入Al₂O₃颗粒来改善Al₂O₃颗粒与铁基体的润湿性，提高了Al₂O₃颗粒增强铁基复合材料的强度，该铁基复合材料刚度好、耐磨性高、价格低，可应用于飞机、车辆等行业制造摩擦材料和制动材料。

发明内容

发明目的：提供一种Al₂O₃颗粒增强铁基复合材料的制备方法，无需采用特殊制备方法，简化生产工艺，即可制备Al₂O₃颗粒与铁基良好结合的复合材料。

技术方案：本发明所述的一种Al₂O₃颗粒增强铁基复合材料的制备方法，包含以下步骤：(1)将摩尔比5-9:1无水氯化铝溶液和铝微粉混合，在200℃条件下加热2-3h，反应完全后，过滤得到聚合氯化铝；(2)将聚合的氯化铝分散于0.5mol/L乙醇溶液中，缓慢加入氨水溶液，得到的白色沉淀，过滤、洗涤、烘干，得氢氧化铝与铝微粉的混合物；(3)将氢氧化铝与铝微粉混合物与C粉、Fe粉混合，压制成型，在氩气保护炉中高温烧结，得到由Al₂O₃、C和Fe组成的复合材料。

进一步地，步骤(1)中所述无水氯化铝与铝微粉的摩尔比为6-7:1。