[发明专利]TiB2－TiC陶瓷颗粒梯度增强钢基复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法，特别是涉及梯度或局部增强钢基复合材料的制备工艺，其目的是采用反应形成的原位陶瓷颗粒对铸件需要增强的特定区域或位置进行强化，从而既保证了金属基体本身的韧性，又提高了服役区域或位置的高硬度和耐磨损性能。其工艺包括反应物压坯的制备和铸型型腔内的燃烧合成反应两个阶段：1)采用廉价的工业Ti－Fe粉和B₄C粉作为反应物，按照预定比例混合均匀，压制成坯；2)将经过预处理后的反应物压坯放置于铸型内铸件需要强化的特定位置或区域，浇铸高温金属钢液诱发压坯的燃烧合成反应，原位形成TiB₂和TiC陶瓷增强颗粒。本发明相对已有技术工艺简单、可靠，成本低廉且易于推广应用。

主权项

1.一种TiB2-TiC陶瓷颗粒梯度增强钢基复合材料的制备方法，其特征在于工艺过程包括反应物压坯的制备和铸型型腔内的燃烧合成反应两个阶段：1)反应物压坯的制备：a.压坯组成：压坯由粉料粒度小于80微米的工业B4C粉和Ti-Fe粉组成，其中Ti-Fe粉中的Ti含量为25％≤Ti≤70％，B4C粉和Ti-Fe粉的比例按摩尔比为TiB2∶TiC＝2∶1，b.混料：将上述配制好的B4C粉和Ti-Fe粉装入球磨混料机中，混料6±1小时，使之混合均匀，c.压制成型：把混合均匀的粉体放入模具中，在室温下压制成坯，压坯密度为3.2±0.3～3.4±0.9克/厘米3；2)铸型型腔内的燃烧合成反应：a.预处理：将反应物压坯放入真空或有氩气保护的烘干炉内，加热至350±150℃，烘干除气4±1小时，b.燃烧合成反应：将预处理后的压坯置于铸型型腔内铸件需要增强的特定区域或位置，随后将1550±50℃高温金属钢液浇注到铸型内，诱发压坯内的燃烧合成反应，形成TiB2 和TiC陶瓷颗粒，从而制备出原位TiB2-TiC陶瓷颗粒梯度增强钢基复合材料。