[发明专利]一种仿生耦合耐磨材料的制备方法

权利要求书

1.一种仿生耦合耐磨材料的制备方法，该方法是：将Cu-Ti-B₄C体系粉末压制成长方形单元体，按一定排布规律放置在铸件容易磨损失效部位，浇铸基体钢液，依靠浇入钢液的高温引燃Cu-Ti-B₄C体系单元体预制块发生自蔓延反应，形成的TiC-TiB₂陶瓷/[Fe,Cu]长方形仿生硬质单元体以一定的分布规律复合在柔韧的钢基体上，从而制备出一种强度、硬度与韧性兼具的仿生耦合耐磨材料。

2.根据权利要求1所述一种仿生耦合耐磨材料的制备方法，其特征在于：浇铸基体钢液后，形成的硬质仿生单元体材料是由TiC、TiB₂、Fe和Cu组成，其中，TiC陶瓷为椭球形，TiB₂陶瓷为六棱柱形，尺寸为微米级。

3.根据权利要求1所述的一种仿生耦合耐磨材料的制备方法，该方法包括仿生单元体压坯制备和反应形成仿生耦合耐磨材料两个阶段：

1）仿生单元体压坯制备：

a.仿生单元体压坯材料组成：压坏原材料为粉末状，由粒度小于3.5～100μm的Cu粉、Ti粉和B₄C粉组成，其中，Cu的重量百分比为10%～60%，其余为Ti粉和B₄C粉，反应合成的TiC和TiB₂摩尔比1：2；

b.混料：按照上述比例称取粉料，并装入球磨机中混料8±1小时，混合均匀；

c.仿生单元体压坯制备：把混合均匀的压坯原材料放入模具中，在室温下压制成长方形单元体压坯，长为20mm～100mm，宽为5mm～30mm，高为10mm～40mm，且仿生单元体压坯紧实率为理论密度的60±5%；

2）反应形成仿生耦合耐磨材料：

a.仿生单元体压坯真空除气处理：将压制好的压坯放入真空加热装置内，真空度≥10^-1Mpa，以20℃/min的加热速率加热至300℃～400℃，除气2h～3h；

b.铸型要求：钢液浇铸采用沙型；

c.基体钢液要求：为了能够引燃预仿生单元体压坯发生自蔓延高温合成反应生成TiC-TiB₂陶瓷/[Fe,Cu]硬质仿生单元体，钢液温度保证在1400℃～1500℃；

d.仿生单元体压坯在铸型内的放置：在铸件需增强的部位放置已真空出气处理的仿生单元体压坯，压坯间距0.5cm～5cm；

e.浇铸基体钢液引燃单元体压坯反应合成仿生耦合耐磨材料。