[发明专利]陶瓷颗粒增强合金钢基复合材料制备方法

说明书

本发明公开了一种陶瓷颗粒增强合金钢基复合材料制备方法，包括对陶瓷颗粒进行表面合金化预处理，将基体合金钢粉与预处理后的陶瓷颗粒逐层铺设在模具中，然后加压获得预制块，对预制块进行热压烧结，烧结温度大于基体合金钢粉液相线温度10—20℃，即制得陶瓷颗粒增强合金钢基复合材料。本发明采用逐层铺陶瓷颗粒和合金钢粉后振动紧实，可以使陶瓷颗粒在基体中均匀的分布，能充分发挥复合材料颗粒增强的作用，采用热压烧结炉在压力下加热溶化合金粉，既有足够的热量使得合金具有流动性，又有足够的压力使得合金液渗入到陶瓷缝隙中包裹陶瓷颗粒，提高了基体与陶瓷颗粒的结合强度。

技术领域

本发明属于耐磨复合材料制备技术领域，涉及一种陶瓷颗粒增强合金钢基复合材料制备方法。

背景技术

现代工业发展对耐磨材料的性能提出了更高的要求，大部分耐磨材料既需要具备良好的韧性，又必须具有高强度特性，开发新型陶瓷颗粒增强金属基耐磨复合材料成为工业生产亟待解决的问题之一。

目前多采用铸渗法制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料，先将陶瓷颗粒制成多孔预制体，再将预制体放置到砂型铸型中，金属基体合金熔炼后浇入砂型中，通过毛细作用铸渗到预制体孔隙中，最终制备成陶瓷颗粒增强金属基复合材料。该方法对铸造浇注温度、浇注时间和浇注速度等工艺参数要求比较高，且对预制体本身的强度、孔隙率等要求也较高，浇铸时容易出现金属基体不能完全渗入预制体孔隙中、界面结合不紧密以及陶瓷颗粒分布不均匀等现象，难以成功制备出陶瓷颗粒增强金属基复合材料。

针对现有铸渗法制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料过程中出现界面结合不高以及陶瓷颗粒分布不均匀的导致铸渗效果较差的问题。专利CN 109706438A报道了一种表面改性ZTA陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料的制备方法，对ZTA颗粒进行敏化和活化处理，然后进行表面施镀，通过控制镀液成分和配比，对ZTA颗粒镀镍、铬使其表面金属化，将镀覆Cr-Ni层的ZTA颗粒与Ni-Cr合金粉和Al粉置于石墨模具中真空烧结制成蜂窝状结构的预制体，采用铸渗法浇注金属液，冷却后得到增强钢铁基复合材料。对表面进行合金化处理可以改善陶瓷与金属液体的界面润湿性能，有助于提高界面结合，但烧结蜂窝状陶瓷预制体结构耐不住浇铸过程中金属液体的冲刷而出现溃散的现象，导致陶瓷颗粒分布不均匀，达不到想要的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种陶瓷颗粒增强合金钢基复合材料制备方法，制备的复合材料中陶瓷颗粒与合金钢基体结合紧密且陶瓷颗粒在合金钢基体中分布均匀。

本发明所采用的技术方案是，陶瓷颗粒增强合金钢基复合材料制备方法，包括对陶瓷颗粒进行表面合金化预处理，将基体合金钢粉与预处理后的陶瓷颗粒逐层铺设在模具中，然后振动紧实，加压获得预制块，对预制块进行热压烧结，即制得陶瓷颗粒增强合金钢基复合材料。

其中，对陶瓷颗粒进行表面合金化预处理，包括对陶瓷颗粒镀钛和镀镍。

对陶瓷颗粒镀钛采用盐浴镀钛。

对陶瓷颗粒镀镍采用化学镀镍。

将基体合金钢粉与预处理后的陶瓷颗粒逐层铺设在模具中，顶层和底层均是基体合金钢粉。

将基体合金钢粉与预处理后的陶瓷颗粒逐层铺设在模具中，每层基体合金钢粉厚度为2mm—3mm，每层陶瓷颗粒厚度为1mm—3mm。

加压获得预制块，包括采用压力机给铺设有基体合金钢粉和陶瓷颗粒的模具施压，施加压力为50MPa-80MPa。

对预制块进行热压烧结，给预制块施加的压力为30MPa-50MPa。

对预制块进行热压烧结，烧结温度大于基体合金钢粉液相线温度10—20℃。