[发明专利]耐磨材料、局部增强轻金属基复合材料及制备方法

权利要求书

1.耐磨材料，其特征在于：该耐磨材料的组成包括质量比为(10～60)：(1～30)：(10～70)的耐高温金属骨架材料、陶瓷纤维材料和陶瓷颗粒材料，所述的耐高温金属骨架材料为泡沫金属或耐高温金属纤维，所述的耐高温金属纤维包括铁基合金纤维、镍基合金纤维、铜基合金纤维、不锈钢纤维、钢棉纤维、钛基合金纤维和钴基合金纤维中的一种或多种，所述的陶瓷纤维材料包括氧化铝纤维、硅酸铝纤维、二氧化硅纤维、氧化锆纤维、碳化硅纤维、石墨纤维和碳纤维中的一种或多种，所述的陶瓷颗粒材料包括粉煤灰颗粒、矿渣微粉颗粒、碳化硅颗粒、二氧化硅颗粒、氮化硼颗粒、锆英粉颗粒、棕刚玉颗粒、氧化锆颗粒、硅酸锆颗粒和氧化铬颗粒中的一种或多种；所述的耐高温金属骨架的制作过程为：将泡沫金属用机械加工的手段，加工出与耐磨层的形状大小相匹配的板料，得到耐高温金属骨架，或者，将耐高温金属纤维经梳理、加工、编织、平铺至骨架预制件模具中并压实，得到耐高温金属骨架。

2.根据权利要求1所述的耐磨材料，其特征在于：所述的陶瓷颗粒材料中混合有辅助增强颗粒，所述的辅助增强颗粒为石墨颗粒和/或钢渣颗粒，所述的钢渣颗粒为氧化铁颗粒、氧化锌颗粒、氧化钙颗粒、氧化镁颗粒、氧化铝颗粒和氧化钛颗粒中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的耐磨材料，其特征在于：所述的泡沫金属为泡沫铜、泡沫铁、泡沫镍或泡沫铁镍。

4.根据权利要求1所述的耐磨材料，其特征在于：所述的陶瓷纤维材料的直径为5～15μm、长度为0.8～2.8mm，所述的耐高温金属纤维的直径为0.01～2mm，所述的陶瓷颗粒材料的粒度为5～200μm、莫氏硬度为5～9，所述的泡沫金属的孔隙度为10～60ppi。

5.局部增强轻金属基复合材料，其特征在于：包括轻金属合金基体及局部复合于该轻金属合金基体表面的耐磨层，所述的轻金属合金基体为铝合金基体或镁合金基体，所述的耐磨层的组成包括质量比为(10～60)：(1～30)：(10～70)：(0.5～8)：(0.5～10)的耐高温金属骨架材料、陶瓷纤维材料、陶瓷颗粒材料、低温粘合剂和高温粘合剂；所述的耐高温金属骨架材料为泡沫金属或耐高温金属纤维，所述的耐高温金属纤维包括铁基合金纤维、镍基合金纤维、铜基合金纤维、不锈钢纤维、钢棉纤维、钛基合金纤维和钴基合金纤维中的一种或多种，所述的陶瓷纤维材料包括氧化铝纤维、硅酸铝纤维、二氧化硅纤维、氧化锆纤维、碳化硅纤维、石墨纤维和碳纤维中的一种或多种，所述的陶瓷颗粒材料包括粉煤灰颗粒、矿渣微粉颗粒、碳化硅颗粒、二氧化硅颗粒、氮化硼颗粒、锆英粉颗粒、棕刚玉颗粒、氧化锆颗粒、硅酸锆颗粒和氧化铬颗粒中的一种或多种，所述的低温粘合剂是浓度为3～20％的羧甲基纤维素水溶液，所述的高温粘合剂是浓度为10～60％的硅溶胶溶液；所述的耐高温金属骨架的制作过程为：将泡沫金属用机械加工的手段，加工出与所述的耐磨层的形状大小相匹配的板料，得到耐高温金属骨架，或者，将耐高温金属纤维经梳理、加工、编织、平铺至骨架预制件模具中并压实，得到耐高温金属骨架。

6.根据权利要求5所述的局部增强轻金属基复合材料，其特征在于：所述的陶瓷颗粒材料中混合有辅助增强颗粒，所述的辅助增强颗粒为石墨颗粒和/或钢渣颗粒，所述的钢渣颗粒为氧化铁颗粒、氧化锌颗粒、氧化钙颗粒、氧化镁颗粒、氧化铝颗粒和氧化钛颗粒中的一种或多种。

7.根据权利要求5所述的局部增强轻金属基复合材料，其特征在于：所述的泡沫金属为泡沫铜、泡沫铁、泡沫镍或泡沫铁镍。

8.根据权利要求5所述的局部增强轻金属基复合材料，其特征在于：所述的陶瓷纤维材料的直径为5～15μm、长度为0.8～2.8mm，所述的耐高温金属纤维的直径为0.01～2mm，所述的陶瓷颗粒材料的粒度为5～200μm、莫氏硬度为5～9，所述的泡沫金属的孔隙度为10～60ppi。

9.权利要求5～8中任一项所述的局部增强轻金属基复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：按质量分数计，将1～30％的陶瓷纤维材料、10～70％的陶瓷颗粒材料、0.5～8％的低温粘合剂和0.5～10％的高温粘合剂，加入适量水均匀混合制成陶瓷浆料，再将该陶瓷浆料定量浇入预装有耐高温金属骨架的预制件模具中，加压20～30MPa，去水并压制成复合材料预制件半成品；然后将该复合材料预制件先在60～200℃温度下烘干处理10～20h，再在700～1000℃温度下烧结处理2.5～4h，得到复合材料预制件成品；最后采用挤压铸造工艺将该复合材料预制件成品复合于事先准备好的轻金属合金基体，使耐磨层预制件与轻金属合金基体冶金结合，即得到局部增强轻金属基复合材料。