[发明专利]一种铁基陶瓷颗粒增强复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及金属基复合材料技术领域，具体公开一种铁基陶瓷颗粒增强复合材料的制备方法。所述制备方法，包括如下步骤：将陶瓷颗粒和粘接剂进行混料处理、加热成型处理，得到陶瓷颗粒预制块；将所述陶瓷颗粒预制块放入经预热处理的模具腔中，注入合金铁液；将所述模具进行合模，并加压充型，得到铁基陶瓷颗粒增强复合材料。本发明提供的铁基陶瓷颗粒增强复合材料的制备方法，工序简单，成本低廉，得到致密度高、增强陶瓷颗粒分布均匀、界面结合强度高的铁基陶瓷颗粒增强复合材料。

技术领域

本发明涉及金属基复合材料技术领域，尤其涉及一种铁基陶瓷颗粒增强复合材料的制备方法。

背景技术

在铁中添加高硬度的陶瓷颗粒称为增强陶瓷颗粒后形成的复合材料，具有优异的抗磨性，将这种材料制成抗磨件，其使用寿命显著高于单一抗磨材料。但是，增强陶瓷颗粒的密度与铁液的密度差异较大，加之它们与铁液之间的润湿性不好，如何将增强陶瓷颗粒均匀地混入铁液中得到均匀分布的陶瓷颗粒增强复合材料是一个难题。现有制备这种铁基陶瓷颗粒增强抗磨件的方法有粉末冶金法、搅拌熔铸法、熔体浸渗法、喷射沉积法、高温自蔓延反应合成法、消失模铸渗法等。

粉末冶金法可以用来制备高体积分数铁基陶瓷颗粒增强整体抗磨件，但是其需要以特制的粉末为原料，工艺过程复杂，所得抗磨件的致密度较低，而且成本过高，实际应用受到了限制。搅拌熔铸法包括机械搅拌熔铸、电磁感应熔铸、离心弥散熔铸等方法可以用来制备铁基陶瓷颗粒增强抗磨件，并且因为其操作简单方便、成本低廉而得到广泛使用，但增强相的体积分数受限制，一般在20％以上的时候增强相的分布就很难控制，此外，其对界面润湿性、高温化学稳定性、密度差要求较高，易产生吸气等铸造缺陷。溶体浸渗法包括压力浸渗法和无压浸渗法，它们都可以用来制备铁基陶瓷颗粒增强表面抗磨件，但这种方法只能制备表面抗磨层，不能用来制备整体抗磨件，而且陶瓷颗粒与基体间的界面结合强度较低，其耐磨性和使用寿命提高有限。喷射沉积法制备铁基陶瓷颗粒增强抗磨件时流程短、效率高，可获得高致密的抗磨件和实现大规模工业生产，但该方法只能制备具有一定限度表面抗磨层，而且该工艺参数难于控制，成本过高，生产应用前景不容乐观。高温自蔓延反应合成法可制备铁基陶瓷颗粒增强抗磨件，克服了增强陶瓷颗粒抗磨件在铁基中的不均匀分布问题和界面结合弱化问题，此外该工艺简单、成本低廉，与挤压铸造综合使用将能制备出优异耐磨性能的抗磨件，但该方法的增强陶瓷颗粒尺寸和分布难以控制，常出现晶粒长大、组织不均匀现象。消失模铸渗法制备铁基陶瓷颗粒增强抗磨件，利用泡沫塑料作为载体模把增强陶瓷颗粒混入铁基体中，在负压条件下成形，克服了增强陶瓷颗粒在铁基体的分布问题，但该工艺比较复杂，在批量生产中受到极大的限制，而且出现缩松缩孔等铸造缺陷，增强陶瓷颗粒与铁基界面结合强度较低等。

发明内容

针对现有铁基陶瓷颗粒增强抗磨件存在的成本过高、致密度低、增强陶瓷颗粒分布不均匀、界面结合强度低等问题，本发明提供一种铁基陶瓷颗粒增强复合材料的制备方法。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：

一种铁基陶瓷颗粒增强复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将陶瓷颗粒和粘接剂进行混料处理、加热成型处理，得到陶瓷颗粒预制块；

(2)将所述陶瓷颗粒预制块放入经预热处理的模具腔中，注入合金铁液；

(3)将所述模具进行合模，并加压充型，得到铁基陶瓷颗粒增强复合材料。

相对于现有技术，本发明提供的铁基陶瓷颗粒增强复合材料的制备方法，工序简单，成本低廉，综合利用了液体模锻技术，先得到陶瓷颗粒预制块，再将陶瓷颗粒预制块与合金铁液进行加压充型，使合金铁液充分流入陶瓷颗粒预制块的细小缝隙之中，在短时间之内防止合金铁液因流动性下降而不能充满模腔，并实时补充合金铁液冷却凝固过程的收缩，提高致密度，强化陶瓷颗粒与合金铁液之间的界面接触，提高其界面结合力，得到致密度高、增强陶瓷颗粒分布均匀、界面结合强度高的铁基陶瓷颗粒增强复合材料。

具体实施方式