[发明专利]具有反应型界面过渡区的非浸润型陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具有反应型界面过渡区的非浸润型陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，对与钢铁熔体非浸润的陶瓷颗粒进行表面预处理，获得具有“核壳结构”的颗粒；其中，所述表面预处理为：将高活性的微粉与粘结剂混合均匀，然后将混合物按一定比例通过物理吸附作用包裹在陶瓷颗粒表面；

步骤二，将具有“核壳结构”的陶瓷颗粒放入型腔，将熔炼的钢铁浇入其中后进行挤压，即得所述具有反应型界面过渡区的非浸润型陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料，界面结合形式为冶金结合；其中，所述的反应型界面过渡区的宽度为10～40μm。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤一中，所述的与钢铁熔体非浸润的陶瓷颗粒，包括氧化铝(Al₂O₃)，氧化锆增韧氧化铝(ZTA)，氧化铝强化氧化锆(ATZ)、氧化锆(ZrO₂)中的一种或几种任意比例混合；所述的高活性的微粉为氧化铝(Al₂O₃)、碳化硼(B₄C)、碳化硅(SiC)、氧化钛(TiO₂)中的一种或几种任意比例混合物，粒径为100nm～800nm；所述的粘结剂为水玻璃、磷酸二氢铝、硅溶胶中的任意一种；

步骤二中，所述熔炼钢铁的具体步骤如下：

(1)将废钢、生铁、铬铁、钼铁、锰铁、硅铁、镍铁、回炉料和电解铜预热至300～400℃，保温2小时以上；

(2)熔炼铁水：将废钢、生铁投入熔炼炉内，升温至1500～1580℃，得到铁水；

(3)加Cr、Mn、Si、Ni、Mn、Cu：在1520～1550℃条件下，向步骤(2)所得铁水中加入铬铁、钼铁、硅铁、镍铁、回炉料、电解铜、增碳剂进行熔炼，得到合金液；

(4)在1500～1520℃条件下，向合金液中加入脱氧剂，反应3～6分钟；

(5)在1550～1580℃条件下，静置3～5分钟，将合金液出炉至浇包中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述高活性的微粉与粘结剂的质量比为0.5～3.0。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述混合物与陶瓷颗粒的质量比为0.04～0.3。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的物理吸附作用通过机械搅拌、球磨方法实现。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的增碳剂、脱氧剂均为市售产品。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的步骤二中，将浇包中的合金液浇注到预热至400～600℃的金属型模具中，以20～110MPa的压力，保压0.5～5分钟。

8.一种具有反应型界面过渡区的非浸润型陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料，其特征在于，利用权利要求1-7任一所述方法制得。