[发明专利]多孔陶瓷/钢铁基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于多孔陶瓷/金属基复合材料制备技术领域，特别涉及一种多孔陶瓷/钢铁基复合材料的制备方法。

背景技术

多孔陶瓷/金属基复合材料是耐磨、耐热、耐蚀工况中应用前景巨大的新型材料。目前，多孔陶瓷/金属基的复合制备工艺有两种：无压浸渗和压力(正压力)浸渗。无压浸渗的复合材料由于没有压力，材料的密度在一定程度上不是很理想，浸渗时间太长，陶瓷和金属界面容易析出新相，有些新相的产生对复合材料有害，如SiC和Al的界面产物AlC，就对复合材料不利；压力浸渗的优点是克服了多数预制体与金属体不浸润所造成的困难，保证了金属和预制体之间良好的连接，并消除了气孔、缩孔等铸造缺陷，既可以制造整体复合制件，也可以制造局部增强复合材料，但只能用于低熔点(700℃～800℃)的有色金属复合材料的制备；多孔陶瓷/钢铁基复合材料具有更广阔的应用前景，但钢、铁材料的熔点高(1500℃～1600℃)，因此，多孔陶瓷/钢铁基复合材料的制备采取正压力浸渗复合工艺时，因对设备(压头和容器)的要求较高(耐高温性能)，不能满足其复合技术要求，是该类复合材料制备的瓶颈，目前还没有类似的研究报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔陶瓷/钢铁基复合材料的制备方法，能够解决现有技术中，采取正压力浸渗复合工艺时，对压头和容器的耐高温性能要求较高的缺陷。

本发明另辟蹊径，利用真空负压铸渗工艺制备多孔陶瓷/钢铁基复合材料，具体技术方案包括以下步骤：

步骤一：根据所需多孔陶瓷/钢铁基复合材料造型，准备多孔陶瓷，制作相应的聚苯乙烯模型，所述聚苯乙烯模型包括浇冒装置，粘接多孔陶瓷和聚苯乙烯模型组成多孔陶瓷/钢铁基复合材料模型，在其表面涂刷真空负压铸造用涂料；

步骤二：将多孔陶瓷/钢铁基复合材料模型置入真空负压铸造砂箱内，周边填入干石英砂，然后将真空负压铸造砂箱置于振动台上进行微振动，使干石英砂与上述多孔陶瓷/钢铁基复合材料模型之间紧实接触；

步骤三：熔炼合金钢或合金铁金属液至出炉温度；所述金属液出炉前，用塑料薄膜覆盖真空负压铸造砂箱表面，并用软泥封盖住塑料薄膜与砂箱边缘接触的部位，使砂箱处于密封状态，开始抽真空，真空负压为0.03～0.05MPa；然后用上述金属液进行浇铸，浇注后保持真空负压时间为5～20分钟；最后，冷却、打箱、清理，即得到多孔陶瓷/钢铁基复合材料。

所述真空负压铸造用涂料是质量百分比为：15％氧化铝粉、65％水、10％粘土、10％聚乙烯醇的混合液。

所述涂刷真空负压铸造用涂料为3～4次，且每涂刷涂料一次即烘干一次，涂料厚度为0.8～1.0mm。

由于本发明采用真空负压铸渗工艺制备多孔陶瓷/钢铁基复合材料，不仅具有上述正压力浸渗复合工艺的优点(无气孔、缩孔等铸造缺陷)，而且可以进行多孔陶瓷和高熔点(1500℃～1600℃)的钢、铁材料的复合，设备耐热性能要求不高；此外，由于材料失效总是从表层开始，制备表层具有一定厚度的复合材料既保证了整体材料的力学性能，又有利于复合铸渗，同时与钢铁复合时也解决了工程结构安装(如焊接等)问题。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

图1是多孔陶瓷/钢铁基复合材料模型示意图；

图2是实施例1中多孔陶瓷/钢铁基复合材料模型图；

图3是实施例2中多孔陶瓷/钢铁基复合材料模型图；

其中：1.浇冒装置；2.聚苯乙烯模型；3.多孔陶瓷；4.真空负压阀门；5.负压铸造砂箱。

具体实施方式

参照图1，多孔陶瓷/钢铁基复合材料的制备方法采用真空负压铸渗技术，具体实施方式如下：

步骤一，根据所需多孔陶瓷/钢铁基复合材料造型，准备多孔陶瓷，制作相应的聚苯乙烯模型，所述聚苯乙烯模型包括浇冒装置，粘接多孔陶瓷和聚苯乙烯模型组成多孔陶瓷/钢铁基复合材料模型，在其表面涂刷真空负压铸造用涂料。