[发明专利]一种稀土改性颗粒增强钢基表层空间构型复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种稀土改性颗粒增强钢基表层空间构型复合材料，其特征在于，该复合材料由增强体和基体构成，增强体为稀土粉末、增强颗粒、45钢金属粉的混合粉末，基体为稀土粉末和45钢金属粉的混合粉末，其中稀土粉末为钇粉末或钕粉末，制备该复合材料具体包括以下步骤：

（1）粉末准备：按照质量分数将增强颗粒、45钢金属粉、稀土粉末混合，进行真空球磨，待球磨罐冷却后得到增强体粉末，再将稀土粉末和45钢金属粉混合后进行真空球磨，待球磨罐冷却后得到基体粉末；

（2）预制坯压制：将步骤（1）得到的基体粉末放入模具中，利用不同形状的上模压出相应的上模形状的孔，再将增强体粉末填满相应的孔，经振动平台振动10~15min，最后利用液压机预压实，压力为10~20MPa，得到稀土改性颗粒增强钢基表层空间构型复合材料的预制坯；

（3）SPS烧结：将步骤（2）得到的预制坯进行烧结，烧结完成后，随炉冷却；

（4）热处理：将步骤（3）冷却后的复合材料进行退火，并保温，然后随炉冷却，最终得到稀土改性颗粒增强钢基表层空间构型复合材料。

2.根据权利要求1所述的稀土改性颗粒增强钢基表层空间构型复合材料，其特征在于：所述复合材料的增强体中45钢金属粉的质量分数为30~60%，增强颗粒的质量分数为39%~69.5%，稀土粉末的质量分数为0.5%~1%。

3.根据权利要求1所述的稀土改性颗粒增强钢基表层空间构型复合材料，其特征在于：所述增强颗粒为金属氧化物颗粒或碳化物颗粒，粒径为75~380μm，稀土粉末的粒径为25~150μm。

4.根据权利要求1所述的稀土改性颗粒增强钢基表层空间构型复合材料，其特征在于：步骤（1）中增强体球磨的时间为6~12h，基体球磨的时间6~12 h，球磨机转速均为200~300r/min，冷却时间均为1~2 h。

5.根据权利要求1所述的稀土改性颗粒增强钢基表层空间构型复合材料，其特征在于：步骤（3）烧结工艺参数为烧结过程真空度为8~20Pa，压力为30~50MPa，以100~200℃/min 的升温速率升至1200~1500℃，保温时间为5~10min，冷却过程保持真空度为8~20Pa。

6.根据权利要求1所述的稀土改性颗粒增强钢基表层空间构型复合材料，其特征在于：步骤（4）的退火温度为400~600℃，保温时间为2~3小时。

7.根据权利要求1所述的稀土改性颗粒增强钢基表层空间构型复合材料，其特征在于：步骤（2）中上模压出的孔之间的距离为10~30mm。