[发明专利]一种TiC/FeCr增强钢基表面复合材料

说明书

一种TiC/FeCr增强钢基表面复合材料，为了提高钢基表面的硬度和耐磨性，借助自蔓延高温合成(SHS)的机理，利用真空实型铸渗(V‑EPC)方法制备自生TiC/FeCr钢基表面复合材料。随着压坯中Cr含量的增加，涂层的硬度和耐磨性先提高后下降，涂层中TiC/FeCr颗粒分布趋于均匀，其中Cr含量为20%(质量分数)为最好。V‑EPC铸渗制备的自生TiC颗粒增强钢基表面复合材料的形成过程，是钢液渗透和自蔓延反应过程两者的共同作用造成的。

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金材料，尤其涉及一种TiC/FeCr增强钢基表面复合材料。

背景技术

高锰钢在低冲击应力条件下和磨损初期存在耐磨性差的问题，国内外采取高锰钢合金化、表面合金化、表面预硬化甚至非晶化等来增强耐磨性。金属基复合材料的发展也为上述问题提供了一个好的解决途径，尤其是自生碳化物相增强钢铁基复合材料。

自蔓延高温合成(SHS)铸渗法是近年来发展起来的一种制备金属基复合材料的方法，它将自蔓延高温合成(SHS)和铸渗工艺结合，用铸渗的方法引燃自蔓延反应。铬能使钢铁材料的性能在很多方面得到改善和提高，应用范围十分广泛。铬作为主要合金元素时，能形成抗磨性高的合金碳化物M7C3，具有高的耐磨性，并能固溶于铸钢基体而提高基体的强度、硬度和蠕变抗力，同时并不降低钢的冲击韧度；其次铬主要存在于渗碳体、铁素体中，可以使碳化物的稳定性提高，并能阻止石墨化进程因此成为耐磨涂层关注的焦点。自蔓延高温合成铸渗法使表面合金化、表面复合与真空消失模铸渗(V—EPC)过程同时发生，成功制备了TiC/FeCr增强铁基表面复合材料。

发明内容

本发明的目的是为了改善钢基复合材料的硬度和耐磨性，设计了一种TiC-FeCr增强钢基表面复合材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

TiC/FeCr增强钢基表面复合材料的制备原料包括：钛粉(纯度≥99.8%)，<150μm；铬粉(纯度≥99.7%％)，<45μm；石墨(纯度≥99.6%)，<45μm。

TiC/FeCr增强钢基表面复合材料的制备步骤为：将合金粉末混合后在滚动球磨机上干混4 h，不锈钢球作为磨球，球料比为10：1，球磨机转速80r/min，在3种混合好的合金粉末分别加入其总重量3%的聚乙烯醇(PVA)，用75MPa的压力压成60mm×40mm×3mm的长方形块，具体过程如下：将聚苯乙烯泡沫切成60mm×50mm×40mm，内浇道为10mm×30mm×45mm，在泡沫模样上挖的一个60mm×40mm×3mm的槽，将压坯放进槽里；涂挂消失模专用耐火涂料，然后放人烘房烘烤10 h，烘烤温度为70℃，待全部烘干后，粘接浇注系统；采用(0.22-0.45)mm(40-70目)的干硅砂装箱造型，抽真空浇注，浇注钢液为高锰钢，浇注温度为1560℃，浇注前后的真空度为7.4×104Pa，7X104Pa。浇注完后，冷却清砂。