[发明专利]一种铁基粉末冶金合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉末冶金领域，特别是一种铁基粉末冶金合金及其制备方法。

背景技术

粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术。目前，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。粉末冶金结构件制品材料成分不受熔炼限制，既可以加入合金成分，也可以加入其它结构组分，并且在相当大的范围内根据要求进行调整，进而在力学性能上能达到与钢件匹配的效果。

粉末冶金机械化程度高，既能减少人员，又能提高效率，进而节约成本。粉末冶金技术能取代传统的制造工艺，为广大传统企业节约成本。

铁基粉末冶金结构件无需机加工，节约了材料及加工工序，大大节约了成本。此外粉末冶金材料偏析小，组织较均匀，因此铁基粉末冶金产品广泛应用在汽车、农用工具、家用电器中。在近几十年中每辆汽车中所使用的铁基粉末冶金产品的比例呈上升趋势。然而铁基粉末冶金材料中孔隙较多，合金强度韧性较低，限制了它的进一步使用。 目前提高粉末冶金材料的常用方法为添加昂贵合金元素(如Ni、Mo等)、改善压制工艺、增加后续处理工序。然而昂贵的合金元素大幅度增加了材料的成本；温压，快速压制等需新的设备及仪器，并且本发明不与温压等压制方法冲突；而渗铜等后续处理增加了工序和能源的使用，大幅度增加成本及生产周期。

发明内容

本发明的目的是提供一种铁基粉末冶金合金及其制备方法。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：

一种铁基粉末冶金合金，由下列重量份的原料制成：Mo4.2-4.3、Cu0.1-0.2、As0.3-0.4、Ho0.3-0.45、Ta0.23-0.27、Er0.35-0.39、二氧化铈1.1-1.3、石墨0.45-0.65、硬脂酸锌2.6-2.9、铁粉92-94、助剂1-2；

所述助剂由下列重量份的原料制成：铁粉3-4、氧化锌2-3、二氧化钛1-2、偏磷酸钠2-3、高岭土粉5-6、氮化铝粉1-2、硅烷偶联剂KH550 2-3、硼化铬5-6、顺丁烯二酸酐2-3、二甲基硅油1-2、铝酸酯偶联剂DL-411 2-3、氰尿酸锌1-2；制备方法是将铁粉、氧化锌、二氧化钛、偏磷酸钠、高岭土粉、氮化铝粉混合，研磨成200-300目粉末，然后加入硅烷偶联剂KH550混合均匀，在10-15Mpa下压制成坯料，然后，送入920-950℃下煅烧3-4小时，冷却后，粉碎成300-400目粉末，与其它剩余成分混合，加热至60-70℃，在1200-1500转/分下搅拌1-2小时，即得。

本发明所述铁基粉末冶金合金，由以下具体步骤制成：

（1）将Mo、Cu、As、Ho、Ta、Er、二氧化铈、铁粉混合，加入适量水中，送入球磨机中球磨，得到250-400目粉末，然后，喷雾干燥、烘干，在9-11Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下700-750℃进行烧结8-10小时，将烧结后的物料粉碎后过200-400目筛；

（2）将其它剩余成分混合均匀；

（3）将步骤（1）、（2）物料在60-65℃下混合搅拌均匀75-95分钟后，装入模具，压制成坯；

（4）将压坯放在烧结炉中，以9-12℃/分钟速率升温至350-450℃条件下烧结1-2小时，再以6-8℃/分钟速率升温至650-750℃条件下烧结1.5-2小时;然后以5-7℃/分钟速率升温至1100-1150℃条件下烧结2-3小时；最后空气中冷却至室温即可。

本发明原料中增加石墨，增加了合金的耐磨性与润滑性，制造的合金组织致密，微观结构良好，孔隙很少，结构刚度、硬度、耐疲劳性能、抗拉强度性能优良；本发明所制备的合金同时满足高强度、高韧性和高硬度，拓宽了铁基粉末冶金材料的应用领域。

具体实施方案

下面通过具体实例对本发明进行详细说明。

一种铁基粉末冶金合金，由下列重量份（公斤）的原料制成：Mo4.2、Cu0.1、As0.3、Ho0.3、Ta0.23、Er0.35、二氧化铈1.1、石墨0.45、硬脂酸锌2.6、铁粉92-94、助剂1-2；