[发明专利]一种SiC/M2粉末高速钢复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种SiC/M2粉末高速钢复合材料，所述复合材料相对密度＞99％，硬度为66～69HRC，包含纳米级增强相颗粒SiC、亚微米级硬质相SiC和析出的亚微米级M₆C型复合碳化物，增强相SiC颗粒平均粒度为200nm，硬质相SiC和M₆C型复合碳化物粒度≤1μm；复合材料的基体为M2高速钢，SiC颗粒作为为外加质点均匀弥散分布于基体中，原料组分及其体积百分含量如下：M2高速钢85％～90％，SiC颗粒10％～15％，SiC颗粒中≤200nm的SiC颗粒体积分数为10％～20％，其余是大于200nm且小于1μm的颗粒，基体M2高速钢的组分及其质量百分比含量(％)为：C0.80～0.90，Si0.30～0.40，Mn0.25～0.32，W5.00～5.50，Mo4.90～5.10，Cr3.80～4.20，V1.80～2.20，余量为Fe及不可避免的杂质；

制备方法，具体包括：

(1)SiC粉体表面包覆处理

选择粒度≤1μm的SiC粉末，其表面镀铬或镀镍金属化处理，得到表面包覆铬或镍的包覆型SiC粉末；

(2)预合金SiC/M2高速钢复合粉末制备

a.真空感应炉熔炼M2高速钢后，熔炼钢水的终点温度为1600℃～1670℃；

b.钢水气粉混合雾化制备复合粉末：雾化介质采用气粉混合介质，雾化气体为氮气或氩气，雾化粉体为步骤(1)制得包覆型SiC粉末，将包覆型SiC粉末装入独立发送罐，采用气体输送+超声分散方式送到雾化器，在雾化器内与雾化气体相遇并弥散分布其中，形成气粉混合雾化介质；气粉混合雾化介质对M2高速钢进行雾化制得SiC/M2高速钢复合粉末，雾化气体压力2～4MPa，钢水的雾化温度1580℃～1650℃；气粉雾化后，SiC/M2高速钢复合粉末中SiC粉末的体积分数为10％～15％，其余为M2高速钢粉末；

(3)单向压制成型或冷等静压成型

采用单向压制成型或冷等静压成型将步骤(2)制得的SiC/M2高速钢复合粉末压制成型，单向压制的压力为600～700MPa，保压时间10～15min；冷等静压压力为150～350MPa，保压时间为5～10min；

(4)烧结

采用热压烧结技术对压坯进行真空或惰性气氛下烧结，将压坯加热至1100℃～1180℃并保温30～90min，烧结压力为10～40MPa，冷却后即获得致密度＞99％的高速钢坯体；

(5)热处理

奥氏体化温度1100℃～1150℃，保温20～30min，油淬，回火温度540℃～560℃，每次1.5～2h，回火3次。

2.根据权利要求1所述的一种SiC/M2粉末高速钢复合材料，其特征在于，所述的步骤(2)中输送到雾化器的SiC粉末的流量为1.8～4.2kg/min。

3.根据权利要求1所述的一种SiC/M2粉末高速钢复合材料，其特征在于，所述的步骤(2)中输送SiC粉末的输送气体为氮气或氩气，输送压力为1～2MPa，超声分散频率为20～25KHz。