[发明专利]一种金属基功能梯度复合材料的成型方法

说明书

本发明公开了一种金属基功能梯度复合材料的成型方法，首先将添加剂与粉末原料混合后，得到混合料；然后将上述步骤得到的混合料放入复合模具组中，进行复合压力成型后，得到坯料；所述复合模具组包括外层高膨胀系数模具，中间过渡层模具组和内层低膨胀系数模具；最后将上述坯料经过烧结后，得到金属基功能梯度复合材料。本发明制备了具有大尺寸、复杂外形结构的多组分无明显界面的金属基梯度功能复合材料。经过烧结成型后的梯度功能复合材料沿厚度方向获得具有不同组分、不同晶粒尺寸的无明显界面的梯度晶粒组织，使成型的金属基复合材料获得了结合高硬度、耐磨性、强度和韧性的较好的综合机械性能。

技术领域

本发明涉及功能梯度复合材料技术领域，更具体地说，涉及一种金属基功能梯度复合材料的成型方法。

背景技术

复合材料，是由两种或两种以上不同性质的复合材料，通过物理或化学的方法，在宏观(微观)上组成具有新性能的复合材料。各种复合材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成复合材料而满足各种不同的要求。

在众多的复合材料中，梯度功能复合材料是比较特殊的一类复合材料，不同于普通的复合材料，它是选用两种(或多种)性能不同的复合材料，通过连续地改变这两种(或多种)复合材料的组成和结构，使其界面消失导致复合材料的性能随着复合材料的组成和结构的变化而缓慢变化。由于梯度功能复合材料的复合材料组分是在一定的空间方向上连续变化的特点，因此，它能有效地克服传统复合材料的不足。梯度功能复合材料可以用作界面层来连接不相容的两种复合材料，大大地提高粘结强度，也可以用作界面层减小残余应力和热应力，同时消除连接复合材料中界面交叉点以及应力自由端点的应力奇异性，而且它代替传统的均匀复合材料，既可以增强连接强度也可以减小裂纹驱动力。

而随着全球经济的快速发展，在石油、化工、能源、电力、冶金、航空航天等工业中，存在大量在高温、腐蚀等恶劣环境下使用的摩擦运动副零部件，不仅要求复合材料具有良好的耐磨性，耐蚀性和抗氧化能力，还需要有优异的强韧性。而性质均一的单一复合材料，往往难于满足上述具有多种应用要求的领域。

因而，如何获得一种，能够具有良好的耐磨性、强韧性、耐腐蚀抗高温氧化的梯度功能复合材料的研究，一直是复合材料领域的重大课题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种具有良好的耐磨性、强韧性、耐腐蚀抗高温氧化的梯度功能复合材料的成型方法，尤其是涉及一种金属基功能梯度复合材料的成型方法。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种金属基功能梯度复合材料的成型方法，包括：

A)将添加剂与粉末原料混合后，得到混合料；

所述粉末原料包括：钢、不锈钢、镍基高温合金、钛合金、钴基合金、钨合金、碳化钨和碳化钛中的一种或多种；

B)将上述步骤得到的混合料放入复合模具组中，进行复合压力成型后，得到坯料；

所述复合模具组包括外层高膨胀系数模具，中间过渡层模具组和内层低膨胀系数模具；

C)将上述坯料经过烧结后，得到金属基功能梯度复合材料。

优选的，所述混合料中，所述粉末原料在混合料中的体积比为50％～85％，所述添加剂在混合料中的体积比为15％～50％。

优选的，所述步骤A)具体为：

将添加剂与第一粉末原料混合后，得到表层混合料；将添加剂与第二粉末原料混合后，得到中间层混合料；将添加剂与第三粉末原料混合后，得到内层混合料。

优选的，所述表层混合料的费氏粒度为小于等于5μm，所述中间层混合料的费氏粒度为2～10μm，所述内层混合料的费氏粒度为3～15μm。