[发明专利]一种碳化硅金属复合材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种碳化硅金属复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：选用复丝根数为1K的三代连续碳化硅纤维编织成透孔碳化硅纤维布；为改善界面性能，在透孔碳化硅纤维布的表面镀涂层；将透孔碳化硅纤维布裁剪成型腔壁形状大小并固定于模具型腔中，将熔融铁水浇灌于模具型腔中，铁水浸润包覆透孔碳化硅纤维布，待铁水自然冷却可得到的碳化硅金属复合材料。本发明在相较现有技术，制备得到的碳化硅金属复合材料强度更大，耐磨性、耐腐蚀性更好，其生产工艺流程简单安全、绿色环保；还可沿用原有铁水浇筑成型工艺，设备成本低，无需改变生产厂家生产工艺流程，易于推广生产。

技术领域

本发明涉及一种碳化硅金属复合材料的制备方法，属于金属复合材料技术领域。

背景技术

随着我国工业现代化、城镇经济的迅速发展，我国基础工业建材水泥、冶金矿山、疏浚工程和火力发电等工业也得到了快速发展。由于在工业生产中工作条件十分恶劣，在物料的采掘、破碎、研磨和输送过程中都会出现大量的磨损问题并造成机器零、部件的损坏，为了维持正常生产和运转，必须要有足够的耐磨备件持续供应。磨损是工业中材料和能源消耗的主要根源之一，其中又以磨料磨损最为严重，约占各种磨损类型的50%。我国耐磨材料每年大概要消耗200多万吨，并且，还以每年15%的速度在增长。

由于工业生产的快速发展，传统耐磨材料的磨损导致的问题也越来越多，故而对新型耐磨复合材料的研究开发也越来越多。中国专利CN108265219 A中以铁、红丹、锇、磷片石墨、镍、长石、钛、陶瓷、氯化丁晴橡胶、二甲基硅氧烷、硬脂酸铅、改性蒙脱土、滑石粉、高岭土、碳酸钙为原料生产了一种金属复合材料，此方法原料种类繁多，过程复杂且费时，并引入了重金属离子以及橡胶等污染源。中国专利CN108060315 A中以金属粉末和碳化硼粉末混合压制，加热后高压喷射碳化硼粉末，再模压后烧结成一种耐磨金属复合材料，此方法使用粉末压制、高压喷射粉末等操作，操作复杂且有一定的安全隐患，其硬度及耐磨性能低于碳化硅金属复合材料。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种碳化硅金属复合材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：一种碳化硅金属复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）选取碳化硅纤维：选用复丝根数为1K的三代连续碳化硅纤维；

（2）编织透孔碳化硅纤维布：将三代连续碳化硅纤维采用平纹编织法编织成透孔碳化硅纤维布；

（3）表面处理：采用磁控溅射法在透孔碳化硅纤维布的表面镀涂层，改善界面性能；

（4）复合成型：将透孔碳化硅纤维布裁剪成型腔壁形状大小并固定于模具型腔中，将熔融铁水浇灌于模具型腔中，铁水浸润包覆透孔碳化硅纤维布，待铁水自然冷却可得到的碳化硅金属复合材料。

作为优选的方案，所述步骤（1）中所用三代连续碳化硅纤维的直径为8~14μm，强度为2.2~2.5GPa，密度为2.2~2.8g/cm³。

采用上述优选方案，上述强度达到2.2~2.5GPa的三代连续碳化硅长纤维，便于编织，耐高温，后期不与高温的铁水反应或被破坏。

作为优选的方案，所述步骤（2）中所用平纹编织法3×3根/cm、6×6根/cm或8×4根/cm编织成透孔碳化硅纤维布，其克重为60~400g/㎡，其厚度为0.2~0.5mm，孔洞大小为边长为2-5 mm的正方形。

采用上述优选方案，透孔碳化硅纤维布交织镶嵌在金属基体中，两者结合紧密。

作为优选的方案，所述步骤（3）中涂层为锌涂层或镍涂层。

采用上述优选方案，为了改善纤维与金属基的界面性能。

作为优选的方案，所述步骤（4）中型腔模具是黏土砂、水玻璃砂、树脂砂、合脂砂、水泥粘结砂中的任意一种。