[发明专利]多相陶瓷颗粒弥散增强铁基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种多相Ti(C,N)/TiC/TiB₂陶瓷颗粒弥散增强铁基复合材料，所述复合材料由Ti(C,N)、TiC、TiB₂、Cr、C和Fe构成。本发明还提供一种多相Ti(C,N)/TiC/TiB₂陶瓷颗粒弥散增强铁基复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将Ti(C,N)、TiC、TiB₂、Cr、C和Fe进行湿磨、烘干，得到混合料；将所述混合料装入石墨模具，进行SPS烧结，得到多相Ti(C,N)/TiC/TiB₂陶瓷颗粒弥散增强铁基复合材料烧结坯；将所述烧结坯进行热处理，得到多相Ti(C,N)/TiC/TiB₂陶瓷颗粒弥散增强铁基复合材料。本发明通过合理调控增强相的含量和成分配比以及热处理工艺，可以制备出组织均匀、晶粒细小的多相Ti(C,N)/TiC/TiB₂陶瓷颗粒弥散增强铁基复合材料，实现Ti(C,N)/TiC/TiB₂协同强韧化铁基复合材料，提高其强韧性，同时显著改善铁基复合材料的耐磨性和耐蚀性。

技术领域

本发明属于多功能材料技术领域，具体涉及一种多相Ti(C,N)/TiC/TiB2陶瓷颗粒弥散增强铁基复合材料及其制备方法。

背景技术

钢铁耐磨材料作为一种传统的易损耗工程材料，在矿山、冶金、机械、汽车、建材等行业有着广泛的用途，尤其是挖掘、盾构、破碎、磨辊、锤头等设备，常常面临着高温、高速、腐蚀、磨损、振动等恶劣工况。传统的高锰钢、Cr系抗磨铸铁、合金钢等单一钢铁材料的耐磨性与强韧性难以同步提升，已无法满足当前日益复杂的工况对集耐磨、耐蚀、高强韧等性能于一体的高性能钢铁材料的需求。因此，开发集耐磨、耐蚀、高强韧性于一体的高性能铁基复合材料具有重要的工程意义。近年来，颗粒增强铁基复合材料凭借其优异的耐磨、耐蚀性，良好的强度和韧性等特点，受到了科研工作者的青睐。目前，有关颗粒增强铁基复合材料的研究主要集中在单相或双相陶瓷颗粒增强铁基复合材料方面，其综合力学性能仍有待于进一步提高，如东北大学的曹新建等采用电流直加热动态热压烧结制备出了单一颗粒(SiC,TiC,TiN)及双相颗粒(TiC+TiN,SiC+TiN，SiC+TiC)增强铁基复合材料，双相颗粒增强铁基复合材料较单相颗粒增强铁基复合材料表现出了较优异的耐磨性，但其强韧性仍不是很理想。为此，本发明针对传统颗粒增强铁基复合材料的缺点，提出研究开发一种同时兼具良好耐磨性与高强度、高韧性、耐腐蚀等优异性能的多相Ti(C,N)/TiC/TiB₂陶瓷颗粒弥散增强铁基复合材料，通过Ti(C,N)/TiC/TiB₂陶瓷颗粒的弥散强化作用和TiC/TiB₂陶瓷颗粒的晶粒细化作用以及TiB₂陶瓷颗粒优异的抗高温氧化性能等特性协同提升铁基复合材料的耐磨性、耐蚀性和强韧性，制备出综合性能优异的颗粒增强铁基复合材料。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明提供一种多相Ti(C,N)/TiC/TiB₂陶瓷颗粒弥散增强铁基复合材料及其制备方法。

具体来说，本发明涉及如下方面：

1、一种多相Ti(C,N)/TiC/TiB₂陶瓷颗粒弥散增强铁基复合材料，其特征在于，所述复合材料由Ti(C,N)、TiC、TiB₂、Cr、C和Fe构成。

2、根据项1所述的复合材料，其特征在于，按所述复合材料的质量百分比计，Ti(C,N)占5％～30％，TiC占1％～20％，TiB₂占1％～20％，Cr占5％～15％、C占1％～3％，Fe占50％～87％。

3、根据项2所述的复合材料，其特征在于，按所述复合材料的质量百分比计，Ti(C,N)占5％～20％，TiC占5％～15％，TiB₂占3％～10％，Cr占8％～15％，C占2％～3％，Fe占62％～77％。