[发明专利]一种713C-AlN-TiC多层嵌合复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种713C‑AlN‑TiC多层嵌合复合材料及其制备方法，属于多层复合材料技术领域，依次通过密炼、造粒、注射、脱脂、烧结步骤得到截面结构的循环单元为：713C层‑AlN层‑713C层‑TiC层的复合材料，这种嵌合式层压结构有利于缓解微裂纹的扩展，提升了复合材料的韧性、硬度和耐磨损性能；而细小的AlN、TiC颗粒同时起到了第二相强化的作用，提升复合材料的机械性能。

技术领域

本发明涉及多层合金复合材料技术领域，尤其涉及一种713C-AlN-TiC多层嵌合复合材料及其制备方法。

背景技术

713C是镍基沉淀硬化型等轴晶高温合金，一般使用温度在900℃以下。合金具有较高的蠕变强度、抗冷热疲劳性能和抗氧化性能。广泛用于制作航空、地面和海上燃气轮机涡轮工作叶片、导向叶片和整铸涡轮，航天弹用发动机的整铸涡轮转子和导向器，以及柴油机和汽油机增压涡轮和热挤压模具，但是其基体硬度较低，耐磨损较差，长期摩擦磨损，易造成材料失效断裂。

公开号为CN113618060A的中国发明专利公开了一种镍基合金粉末，使用镍基合金粉末包裹陶瓷颗粒，解决镍基合金的开裂倾向，但是该方法操作复杂，成本较高，且只适用于镍基粉末改性，应用范围较小。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种具有高耐磨损程度和机械性能的713C材料及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种713C-AlN-TiC多层嵌合复合材料，所述713C-AlN-TiC多层嵌合复合材料的截面结构的循环单元为：713C层-AlN层-713C层-TiC层。

其中，所述713C层的厚度为1.8-2.2mm，所述AlN层和TiC层的厚度皆为0.7-1.3mm。

本发明采用的另一种技术方案为：一种所述的713C-AlN-TiC多层嵌合复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、密炼：将713C粉末、AlN粉末和TiC粉末分别与黏结剂混合获得三种混合料，将三种所述混合料分别进行密炼；

S2、造粒：将密炼后的物料进行造粒，获得三种喂料颗粒；

S3、注射：将三种所述喂料颗粒依次注射成型，得到截面结构的循环单元为：713C层-AlN层-713C层-TiC层的多层嵌合式生坯；

S4、脱脂：将所述多层嵌合式生坯放入催化脱脂炉中催化脱脂，得到棕胚；

S5、烧结：将所述棕胚进行烧结，得到复合材料。

其中，所述713C粉末的粒径为D50:6-7μm；

按质量百分比计，所述713C粉末包括C：0.08-0.16％，Cr：11.5-13.5％，Mo：3.8-4.8％，Al：4.3-5.3％，Ti：2.0-2.8％，Nb：1.8-2.5％，B：0.008-0.02，Zr：0.06-0.15，Mn0.05％，Si0.015％，P0.015％。

其中，所述AlN粉末与TiC粉末的粒径为D50:2-3μm，所述AlN粉末与TiC粉末的纯度均大于或等于99.99％。

其中，三种所述喂料颗粒的喂料收缩比相同且均为1.18-1.19。

其中，所述黏结剂由聚甲醛、聚甲基丙烯酸脂、聚乙烯醇缩丁醛、石蜡和硬脂酸组成。

其中，所述713C粉末、AlN粉末和TiC粉末分别与黏结剂的质量比为80-85:15-20。

其中，烧结时，烧结温度为1240-1320℃，烧结时间为170-190min。

其中，脱脂后棕胚的酸脱率大于或等于7.7％。