[发明专利]自反应-熔融技术制备金属基复合材料

说明书

本发明属於金属基复合材料的制备。

金属基复合材料用途广泛，目前主要用于刀具，耐磨和防腐涂层等以及军工和航天技术需要的尖端材料。

现有的金属基复合材料的制备，一般是先从市场上购买的增强陶瓷原料（如TiC），然后使其分散在溶融的金属液中，通过适当的热处理等方法。由於陶瓷原料的表面污染问题，使得严重影响了材料的性能。为了解决上述存在的问题，本发明的目的是提供一种采用自反应融溶技术，即体现了自反应的优点即合成的陶瓷增强相比较纯，表面比较新鲜，原料表面一些氧化物可以排除，也体现了熔融过程的优点，陶瓷相是在自反应过程中“原位生成”避免了颗粒的表面污染及氧化等问题。

自反应过程主要是利用反应自身放出的热量维持反应的延续，一旦引发就不再需要外加热源，他的优点在于由于高的反应温度，使得原料的颗粒表面的一些吸附杂质在反应过程中被排除掉，从而得到高纯的产物，因此是合成陶瓷原料的理想方法

本发明的优点是合理地将部分陶瓷相引入到金属中以提高金属的耐高温、耐磨擦和抗氧化等性能。

本发明是这样实现的：

选用Ti，C，Ni，Al，B五种元素态粉末原料，经自反应生成TiC陶瓷相和Ni3Al的基体中从而制备出TiC-Ni3Al基复合材料。

图1：制备过程示意图。

图2：设备图。

图2中1-点火钨丝，2-样品，3-石墨坩埚，4-保温层，5-感应圈，6-铸模。

下面对工艺流程加以说明：

1、原料的配制：选用元素态粉末原料，按下列反应或混合：

X可以在不超过50wt%的范围内根据需要调整。

2、冷等静压成形：将混合的样压成一定密度（一般在理论密度的50%）的生坯形成压实样。

3、自反应-熔融过程：将压实样置于图2所示的设备中，点火经钨丝1引发自反应后，接通感应电流，使合成的TiC均匀分散在熔融的Ni3Al基体中，含TiC的熔体因重力的作用流入下面的铸模6冷却后即得到TiC增强的Ni3Al基复合材料。

实施例1：

将Ti，C，Ni，Al，B五种原料粉末按下列反应式混合

以TiC和Ni3Al的化学计量称好，并添加一些改善Ni3Al塑性的微合金元素。采用自反应-熔融技术制备了Ni3Al基复合材料。这种材料的1000℃高温弯曲强度达780MPa，1100℃高温弯曲达530MPa，断裂韧性达40MPa。