[发明专利]高温合金纤维粉末冶金材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温合金纤维粉末冶金材料及其制备方法，属于粉末冶金材料技术领域。

背景技术

铁基粉末冶金材料是采用Fe、石墨、Cu、Ni、Co等合金元素的混合粉经过压制和烧结制成,是最重要的粉末冶金材料之一。近些年来,随着汽车等行业的迅猛发展,铁基粉末冶金材料已成为产量最大、应用最广的一类材料。铁基粉末冶金材料的制造技术及其生产也得到了迅速发展,极大的拓宽了铁基粉末冶金机械零件的应用范围。目前,铁基粉末冶金材料广泛应用于交通工具，家用电器与电动工具以及办公机械中。金属间化合物因其性质与基体差别小,且和基体界面的相容性好,也可用作硬质相材料。金属间化合物增强铁基粉末冶金材料是以含有Cr、Mo、Ni、Co、W、V等合金元素的钢作为基体,并在此基体上添加Fe-Mo、Co-Mo-Si、Co-Cr-Mo-Si、Co-Mo、Cr-W等金属间化合物作为硬质相颗粒基体材料、硬质颗粒类型和烧结度是制备硬质相强化型铁基合金的关键因素。但是当基体和硬质颗粒之间的物化性质差别过于大的时候,硬质颗粒会剥落;而烧结温度过高,会造成硬质颗粒中的合金元素向基体中的扩散量增大,导致硬质颗粒减少,还会造成基体硬度、硬质相硬度以及基体和硬颗粒界面发生变化。例如:当硬质相中含有Mo、W等元素时,高温下会与基体中的C发生反应生成M6C型碳化物，降低了材料硬度。随着科学技术的进步，各个领域对材料的性能要求越来越高。希望它们具备传统的良好的力学性能之外，又希望它们能服役于高压、高温、高真空、强辐射及腐蚀的特殊环境。显然，传统的材料不能满足这些要求。这就促进了复合材料的发展，它既具备基体材料的优点，又增加了新性能，但又不是简单的加和。常见的增强体有纤维、颗粒、晶须，Cu-W、Cu-Mo等材料也把金属相用作增强相。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温合金纤维粉末冶金材料及其制备方法，将羧乙基纤维、聚酞胺纤维作为基体层与合金层之间的纤维夹层，能提高粉末冶金材料的耐高温性能，同时有效提高材料烧结及淬火后的力学性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术手段为：

高温合金纤维粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量为：铜5.1%~9.9%，铝3.1%~5.8%，钛2.3%~5.8%，锌0.9%~3.2%，铬0.16%~1.49%，镁3.1%~6.8%，羧乙基纤维素3.3%~7.5%，氟化钙1.1%~1.5%，聚酞胺纤维2.1%~3.6%，糠醛0.05%~0.80%，余量为Fe。

所述的高温合金纤维粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量优选为：铜5.7%~7.5%，铝3.5%~4.8%，钛3.0%~4.5%，锌1.5%~3.0%，铬0.50%~1.20%，镁4.1%~6.1%，羧乙基纤维素4.5%~6.5%，氟化钙1.2%~1.4%，聚酞胺纤维2.3%~3.0%，糠醛0.30%~0.50%，余量为Fe。

所述的高温合金纤维粉末冶金材料，成分及各成分质量百分含量优选为：铜6.4%，铝4.1%，钛4.1%，锌2.1%，铬0.80%，镁4.5%，羧乙基纤维素5.9%，氟化钙1.5%，聚酞胺纤维2.8%，糠醛0.35%，余量为Fe。

所述的高温合金纤维粉末冶金材料的制备方法，包括如下步骤：

1）混料：将铜、铝、镁和铁混合作为基体层，羧乙基纤维素、氟化钙、聚酞胺纤维和糠醛钛作为纤维夹层、锌和铬混合作为合金层，分别在混料机中混料，转速为30rpm~55rpm，混料时间为10min~20min；然后取出基体层，将纤维夹层置于基体层上，最后加入合金层；

2）将步骤1）的混料加入到液压机中压制成型，压制压力为700~1000MPa；

3）将步骤2）压制好的试样在烧结炉内进行烧结，预热温度为500~600℃，烧结温度为1050~1120℃，高温下的烧结时间为10~30min，然后在550~650℃下保温30~60min，用70~90℃的冷却水淬灭，淬灭时间为20min，最后在180~220℃下保温回火1~3h。

步骤2）中压制压力为850MPa。

步骤3）中预热温度为550℃，烧结温度为1100℃，高温下的烧结时间为20min。

步骤3）保温回火温度为200℃，保温回火时间为2h。

有益效果：本发明提供一种高温合金纤维粉末冶金材料及其制备方法，将羧乙基纤维、聚酞胺纤维作为基体层与合金层之间的纤维夹层，能提高粉末冶金材料的耐高温性能，最高可耐受1610℃的高温不变形，同时有效提高材料烧结及淬火后的力学性能。

具体实施方式