[发明专利]阵列式陶瓷预制体烧结单元单体与高通量无压烧结方法

说明书

本发明公开了一种阵列式陶瓷预制体烧结单元单体与高通量无压烧结方法，通过对陶瓷颗粒进行表面改性，与合金粉末机械混合，置于石墨模具中预压形成烧结单体。然后再在高通量真空无压烧结炉中进行烧结制得。本发明通过控制陶瓷预制体烧结单元单体内陶瓷颗粒组分、尺度、表面改性方法、合金粉末成分及加入量实现单批次、高通量陶瓷颗粒预制体的制备。所制备的预制体可广泛应用于制备磨辊、板锤、锤头、斗齿、衬板、叶轮、铰刀头等耐磨复合材料所需的耐磨层中，同时具有操作简单，成本低，效率高的优势。

技术领域

本发明属于耐磨材料制备技术领域，具体涉及一种阵列式陶瓷预制体烧结单元单体与高通量无压烧结方法。

背景技术

钢铁基复合材料广泛应用于冶金、矿山等国民经济的关键部门，陶瓷预制体是铁基复合材料的重要增强体。常规制备陶瓷预制体的方法通常采用有机粘结剂进行粘结，然后固化形成预制体，存在预制体高温强度低，浇注金属液过程中陶瓷预制体易溃散的缺点。并且仅仅采用有机粘结剂固化陶瓷颗粒的方法，无法改良陶瓷颗粒与铁基体之间界面的结合特性，如润湿性、界面结合强度等。

另外，目前制备各类型陶瓷预制体的方法均存在周期长、成本高、适用性差的缺点，导致陶瓷预制体的制备效率低，制约了铁基耐磨复合材料的大规模推广应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种阵列式陶瓷预制体烧结单元单体与高通量无压烧结方法，实现ZTA陶瓷颗粒预制体的高通量无压烧结。

本发明采用以下技术方案：

阵列式陶瓷预制体烧结单元单体与高通量无压烧结方法，将ZTA陶瓷颗粒进行表面改性，镀覆Ni₃Ti金属间化合物和α-Ti单质；然后将镀覆后的ZTA陶瓷颗粒与Ni₃Ti粉、Ti粉混合均匀，填入陶瓷预制体烧结单元单体内压实；将陶瓷预制体烧结单元单体放入阵列式氧化铝托盘上，然后放入高通量无压烧结制备装置内，以恒定升温速率加热至烧结温度、保温、再随炉冷却，获得高通量陶瓷预制体。

具体的，ZTA陶瓷颗粒含20wt.％～80wt.％的Al₂O₃，余量为ZrO₂。

具体的，ZTA陶瓷颗粒的尺度为300μm～3mm。

具体的，镀覆Ni₃Ti金属间化合物和α-Ti单质为物理气相沉积所用的合金靶材，每次同时使用三个Ni₃Ti合金靶和一个α-Ti单质靶。

具体的，Ni₃Ti粉占ZTA陶瓷颗粒质量分数的10％～14％；Ti粉占ZTA陶瓷颗粒质量分数的2％～4％。

具体的，以10～20℃/min的升温速率加热至1250～1600，保温0.5～2h，随炉冷却获得高通量陶瓷预制体。

具体的，采用石墨纸包裹ZTA陶瓷颗粒与Ni₃Ti粉、Ti粉后填入石墨模具内压实得到陶瓷预制体烧结单元单体。

具体的，阵列式氧化铝托盘包括三层，每层预置有多个阵列式孔洞用于放置烧结陶瓷预制体烧结单元单体。

进一步的，阵列式孔洞包括36～49个。

进一步的，三层阵列式氧化铝托盘之间通过氧化铝陶瓷柱隔开。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：