[发明专利]陶瓷金属复合耐磨材料的制备方法

说明书

本申请涉及一种陶瓷金属复合耐磨材料的制备方法，属于新材料制备技术领域。一种陶瓷金属复合耐磨材料的制备方法，包括：将经过预热的陶瓷预制体与金属熔体在模具中加压复合成型，陶瓷预制体为具有蜂窝孔的蜂窝结构。该制备方法将陶瓷预制体的制成蜂窝状，不仅可以节约陶瓷材料，而且蜂窝孔可以更好的导流金属熔体使其与陶瓷颗粒接触，使得陶瓷金属复合耐磨材料具有更加细小的晶粒。再通过加压成型工艺使得陶瓷与金属之间的界面结合紧密，基体材料密度较高，使得制得的复合耐磨材料具有较强的耐磨性。

技术领域

本申请涉及新材料制备技术领域，且特别涉及一种陶瓷金属复合耐磨材料的制备方法。

背景技术

常用的耐磨金属材料包括锰钢和白口铸铁，其耐磨性主要依靠钢铁组织中的碳化物，然而钢铁组织中的碳化物含量是有一定限制的，这制约了材料耐磨性的进一步提高。面对复杂的耐磨工况，上述耐磨材料的耐磨性严重不足，因此开发新的耐磨材料迫在眉睫。

陶瓷金属复合材料结合了陶瓷的高耐磨性和高韧性，使其成为一种新型的耐磨材料。但目前的陶瓷颗粒耐磨材料由于制备方法等多因素的限制，材料的性能不足。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请实施例的目的包括提供一种陶瓷金属复合耐磨材料的制备方法，以改善陶瓷颗粒和金属基体界面结合强度低的技术问题，提高复合材料的耐磨性。

第一方面，本申请实施例提供了一种陶瓷金属复合耐磨材料的制备方法，包括：将经过预热的陶瓷预制体与金属熔体在模具中加压复合成型，陶瓷预制体为具有蜂窝孔的蜂窝结构。

本申请实施例的制备方法将陶瓷预制体的制成蜂窝状，不仅可以节约陶瓷材料，而且蜂窝孔可以更好的导流金属熔体使其与陶瓷颗粒接触，使得陶瓷金属复合耐磨材料具有更加细小的晶粒。再通过加压成型工艺使得陶瓷与金属之间的界面结合紧密，基体材料密度较高，使得制得的复合耐磨材料具有较强的耐磨性。

在本申请的部分实施例中，加压复合成型的压强为100MPa-150Mpa。采用加压复合成型工艺，在高压条件下使得金属与陶瓷充分复合。

在本申请的部分实施例中，加压复合成型之后，还包括：将成型后的复合材料冷却至500-700℃，再进行回火处理。

在本申请的部分实施例中，成型后的复合材料的冷却速率为5-20℃/min。该工艺条件降低成型材料的开裂几率，与上述工艺相结合，能够提高金属与陶瓷之间的界面结合紧密度，细化金属组织，表观线结合率达到90％以上，提高金属基体的密度，可达8.0-8.3g/cm³，耐磨性可达金属基体材料的2-10倍。

在本申请的部分实施例中，陶瓷预制体中蜂窝孔的孔径为10-100mm。该结构的蜂窝状陶瓷预制体与金属结合后的复合耐磨材料具有良好的冲击韧性，同时该复合耐磨材料种的陶瓷颗粒能够给金属提供充分的保护，减少金属的磨损。

在本申请的部分实施例中，陶瓷预制体中的陶瓷颗粒在陶瓷金属复合耐磨材料中的体积分数为10-50％。陶瓷预制体的强度对复合耐磨材料的强度具有一定的影响，进而影响复合耐磨材料的耐磨性。为了得到较高强度的陶瓷预制体，陶瓷颗粒的用量及其与粘接剂的用量比例较为关键。陶瓷预制体中陶瓷颗粒的体积分数为上述范围时，陶瓷预制体的强度较高。

在本申请的部分实施例中，陶瓷预制体中粘接剂的质量占陶瓷颗粒质量的3-10％。该用量范围陶瓷颗粒之间具有较好的粘接强度，有助于提高陶瓷预制体与金属复合过程中的稳固性，降低陶瓷预制体在加压成型过程中出现裂纹或被压散的概率。

在本申请的部分实施例中，陶瓷预制体中陶瓷颗粒的粒径为10-60目。上述粒径的陶瓷颗粒有助于提高陶瓷预制体的强度。