[发明专利]一种TiCp-M2高速钢复合材料

摘要

一种TiCp‑M2高速钢复合材料采用高能球磨法制备了TiCp/M2高速钢复合粉末，并利用放电等离子烧结(SPS)技术制备出TiC颗粒增强M2粉末冶金高速钢复合材料(TiCp/M2)。球磨20h后，粉末形态由近似椭球形转变为不规则形状；放电等离子烧结后复合材料的显微组织均匀细小，晶粒平均尺寸小于2μm。M6C型碳化物平均尺寸小于1μm；致密度、抗弯强度随TiC含量的提高而有所降低，硬度在TiC含量为10%时达到最大值59HRC；TiCp/M2试样的磨损量随着TiC含量的增加呈现先下降后上升的趋势，当TiC含量为10%时复合材料具有最佳的耐磨性能，其磨损量约为基体材料的1/3。 1

主权项

1.一种TiCp‑M2高速钢复合材料，制备原料包括：水雾化M2高速钢粉末，粒度<147μm，成分为(质量百分数)：C‑0.83%；Mn‑0.27%；Si‑0.32%；W‑5.12%；Mo‑5.0%；Cr‑3.13%；V‑1.97%；余量为Fe，TiC粉末平均粒度为1‑3μm。

2.根据权利要求1所述的TiCp‑M2高速钢复合材料，其特征是TiCp‑M2高速钢复合材料的制备步骤为：按TiC颗粒体积分数分别为5%、10%、15%、20%的含量称量TiC及M2高速钢粉末，复合粉末混合2h后，利用QM‑2SP20型行星式球磨机进行高能球磨，磨球为直径10mm的不锈钢球，球料比为10：1，球磨机转速为260r/min，将球磨20h的复合粉末放人SPS‑825型放电等离子烧结设备中进行烧结，烧结温度为1040℃，压强为50MPa，保温10min。

3.根据权利要求1所述的TiCp‑M2高速钢复合材料，其特征是TiCp‑M2高速钢复合材料的检测步骤为：烧结试样密度采用阿基米德排水法测量；硬度在HR‑150A型全洛式硬度计上测试；采用三点弯曲法在CMT5105型的万能试验机上测试复合材料的抗弯强度，试样尺寸为16mm×4mm×2mm，跨距为lOmm，加载速度为0.05mm/min；摩擦磨损试验在M‑2000型滑块磨损试验机上进行，磨损试样尺寸为10mm×10mm×3mm，对磨材料为直径47mm的GCrl5，硬度为60‑62HRC，试验在干摩擦条件下进行，摩擦载荷为300N，速度为214r/min，磨损时问为30min，试样的显微组织及磨损表面形貌通过NovaNanoSEM430型扫描电镜进行观察，采用VHX‑600E超景深三维显微镜来测量试样磨痕的平均宽度。

4.根据权利要求1所述的TiCp‑M2高速钢复合材料，其特征是所述的TiCp‑M2高速钢复合材料，随着球磨时间的延长，TiCp/M2复合粉末不断被细化，球磨20h后粉末的形态由原始的近似椭球形转变为不规则形状，颗粒平均尺寸由120μm减小到20μm，所述的TiCp‑M2高速钢复合材料，SPS烧结后，复合材料显微组织中基体晶粒平均尺寸小于2lμm，碳化物平均尺寸小于1μm；复合材料的致密度、抗弯强度均随着TiC含量提高而有所降低，硬度在TiC含量为10%时达到最大值59HRC，所述的TiCp‑M2高速钢复合材料，TiCp/M2高速钢复合材料的摩擦因数随TiC含量的提高而逐渐增大，复合材料的耐磨性较M2高速钢均有大幅提高，在TiC含量为10%时，复合材料具有最佳的耐磨性能，其磨损量约为M2高速钢的1/3。