[发明专利]一种陶瓷增强钢基复合材料的热处理工艺

说明书

本发明属于复合材料技术领域，具体公开了一种陶瓷增强钢基复合材料的热处理工艺，包括以下步骤：(1)在待热处理的陶瓷增强钢基复合材料表面涂刷抗氧化涂料，然后将其放入箱式炉中，抽真空，充入氮气，使箱式炉内的氧含量≦5％，炉膛压力维持在60‑70mbar；(2)以30‑50℃/h的升温速度将复合材料加热至380‑430℃，保温0.5‑1h；(3)以60‑80℃/h的升温速率将复合材料加热至680‑730℃，保温0.5‑1h；(4)以50‑60℃/h的升温速率将复合材料加热至930‑950℃，保温2‑6h后取出空冷至室温；(5)将复合材料以20‑35℃/h加热至200‑400℃，保温2‑3h后随炉冷却。采用本技术方案的工艺对陶瓷增强钢基复合材料进行处理，能提高复合材料的耐磨性和强韧性，而且热处理过程中能有效避免复合材料发生开裂。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，尤其涉及一种陶瓷增强钢基复合材料的热处理工艺。

背景技术

随着现代工业进程的不断发展，耐磨材料的消耗量与日俱增，传统钢铁材料已难以满足材料对耐磨性的需求。陶瓷金属耐磨复合材料兼具陶瓷的高硬度、高耐磨性和金属良好的韧性，解决了传统钢铁材料中高硬度与强韧性矛盾的问题，目前，国内外对陶瓷金属复合材料的制备工艺的研究日趋深入，而热处理工艺是使复合材料发挥最大潜能的关键环节，由于陶瓷和金属的物理、化学性质差异很大，若采用金属的热处理方式对陶瓷金属复复合材料进行处理，由于陶瓷与金属的热膨胀系数、收缩系数等差异大，在热处理的过程中陶瓷颗粒容易脱落、陶瓷金属复合材料容易发生开裂，而且热处理后复合材料的耐磨性、冲击韧性、硬度等机械性能并没有得到明显的改善，如何获得具有优良耐磨性的复合件是复合材料热处理工艺研究的重点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶瓷增强钢基复合材料的热处理工艺，提高了复合材料的耐磨性和强韧性，而且热处理过程中能有效避免复合材料发生开裂。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种陶瓷增强钢基复合材料的热处理工艺，包括以下步骤：

(1)在待热处理的陶瓷增强钢基复合材料表面涂刷抗氧化涂料，然后将陶瓷增强钢基复合材料放入箱式炉中，抽真空，充入氮气，使箱式炉内的氧含量≦5％，炉膛压力维持在60-70mbar；

(2)以30-50℃/h的升温速度将陶瓷增强钢基复合材料加热至380-430℃，保温0.5-1h；

(3)随后以60-80℃/h的升温速率将陶瓷增强钢基复合材料加热至680-730℃，保温0.5-1h；

(4)以50-60℃/h的升温速率将陶瓷增强钢基复合材料加热至930-950℃，保温2-6h，将陶瓷增强钢基复合材料取出在空气中进行冷却直至室温；

(5)将陶瓷增强钢基复合材料以20-35℃/h加热至200-400℃，保温2-3h后随炉冷却。

本基础方案的工作原理在于：本热处理工艺不仅保证了钢基的综合机械性能，可以起到很好的抗磨损效果，还有效的减少了钢基和陶瓷颗粒在热处理升降温过程中由于两者热膨胀系数的差异而产生的热应力，降低了陶瓷增强钢基复合材料产生裂纹的可能，使得其得到较好的力学性能和耐磨性能。

本基础方案的有益效果在于：

1.本发明的热处理工艺有效提高了复合材料的耐磨性和韧性。

2.本发明通过步骤(1)的前置处理以及确定合适的热处理升降温速度来实现对陶瓷颗粒和钢基在热处理过程中由于两者的热膨胀系数的差异产生热应力的减少，有效避免了因陶瓷与金属膨胀、收缩系数不一致而导致的陶瓷颗粒脱落、复合材料开裂的问题。

进一步，步骤(2)中，以38-42℃/h的升温速度将陶瓷增强钢基复合材料加热至400-410℃，保温0.6h。经申请人多次实验发现，将热处理的参数控制在上述范围，得到的产品综合性能最佳。