[发明专利]一种抗高温耐磨损Ti（C,N）金属陶瓷复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷基复合材料及耐摩擦磨损、耐高温零部件的技术应用领域，涉及一种复合材料的制备方法，特别涉及一种抗高温耐磨损T(C,N)金属陶瓷复合材料的制备方法。

背景技术

碳纤维拥有良好的高温力学性能和热性能，并且具有高的纵横比，是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和比模量的纤维，特别是在2000℃以上的高温惰性环境中，碳纤维是唯一强度不降低的结构材料，是一种理想的复合材料增强体。无压气氛烧结技术具有操作简单、周期短、成本低、形状可塑性强等特点，可以避免热压烧结技术难以制备形状复杂件的缺陷，在工业生产高温结构材料领域具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种抗高温耐磨损Ti（C,N）金属陶瓷复合材料的制备方法，通过设计原始粉料配比、纤维的前处理工艺以及烧结工艺参数的确定，制备出强度及塑韧性综合性能优异、使用寿命可靠、成本低廉的抗高温、耐摩擦磨损金属陶瓷材料。

为了实现上述任务，本发明采用的以下的技术解决方案：

一种抗高温耐磨损T(C,N)金属陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤一，原料：

原料的质量比配方：

TiN：11%，WC：10%，Cr₃C₂：1%，C：1%，Mo：12%，稀土Y₂O₃：0.4%～1.6%，TiC：余量，原料的质量百分比之和为100％；

在原料的配方中，按照原料总量添加粘结相和碳纤维，其中，粘结相用量为原料总量的15%；

所述的碳纤维剪裁成4um，在马弗炉中400℃保温30min进行去胶处理，然后置于超声波清洗机中分散30min，于干燥箱80℃烘干后使用，碳纤维的用量为原料总量的2%～5%；

步骤二，球磨混料：

将原料、粘结相和碳纤维置于行星式球磨机中球磨混合24h，于烘箱80℃烘干后，制得均匀混合粉；

步骤三，掺成型剂：

在步骤二均匀混合粉中加入成型剂，成型剂采用质量分数为5%的PVA胶；

步骤四，造粒、过筛：

采用手工造粒法对掺有成型剂的混合粉料进行均匀造粒，造粒后过60目筛，得到粒径大小均匀的粉料；

步骤五，干压成形：

将造粒、过筛后的粉料置于金属模具中，在压力机上施压180MPa，保压3min，得到预制体；

步骤六，排胶处理：

将干压成形的预制体置于真空脱脂炉进行排胶处理，排胶处理工艺为：加热至200℃，保温2h，升温至400℃，保温4h，升温至600℃，保温2h，升温至800℃，保温2h，随后随炉降至室温；

步骤七，烧结：

将排胶处理后的预制体置于烧结炉中，在氩气保护下进行无压气氛烧结，烧结过程是，升温至1220℃，保温2h，再升温至1450℃～1500℃，保温50min，保温结束后，随炉降至室温，得到抗高温耐磨损T(C,N)金属陶瓷复合材料。

根据本发明，上述粘结相由Ni和Co组成，其中，Ni的用量为原料总量的5%～15%，Co的用量为原料总量的0～15。

根据本发明，上述粘结相中Ni的用量为原料总量的15%；或者，粘结相中Ni的用量为原料总量的10%，Co用量为原料总量的5%，或者粘结相中Ni的用量为原料总量的5%，Co用量为原料总量的10%。