一种层状陶瓷增强颗粒金属基复合材料的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115026290A(43)申请公布日2022.09.09(21)申请号202210027547.5(22)申请日2022.01.11(71)申请人昆明理工大学地址650093云南省昆明市五华区学府路253号(72)发明人李祖来廖泽鑫张飞方聪苟浩杰王海斌(74)专利代理机构昆明隆合知识产权代理事务所(普通合伙)53220专利代理师龙燕(51)Int.Cl.B22F7/02(2006.01)B22F3/10(2006.01)B22F3/02(2006.01)B22F1/12(2022.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种层状陶瓷增强颗粒金属基复合材料的制备方法(57)摘要本发明涉及一种层状陶瓷增强颗粒金属基复合材料的制备方法，属于耐磨材料制备领域。本发明所述方法首先将金属粉末均匀混合，然后放入压片机分别进行预压制成型，然后将预压制的预制体分层铺叠放入压片机中整体压力成型，最后将成型的预制体放入管式真空烧结炉中烧结成型。本发明所述方法采用分开压制再进行整体排列烧结比原有直接压制烧结致密性更好，在不损失硬度的同时获得塑韧性能的提升，中间有过渡层也不会有明显的性能突变，满足实际中的生产性能的需要。层状结构的顺序可以任意控制，更方便调控陶瓷增强颗粒金属基复合材料整体性能，进而优化陶瓷增强颗粒金属基复合材料耐磨性能。CN115026290ACN115026290A权利要求书1/1页1.一种层状陶瓷增强颗粒金属基复合材料的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：（1）预制增强层的制备：将WC增强颗粒放入压片机中进行压力成型；（2）预制复合层的制备：将WC增强颗粒与Fe粉、镍粉、高碳铬铁粉放入球磨机中进组均匀混合，将混合好的粉末放入压片机中进行压力成型；（3）预制基体层的制备：将Fe粉放入压片机中进行压力成型；（4）将制备得到的预制增强层、预制复合层、预制基体层按照预制增强层与预制基体层之间设置预制复合层的方式进行排列，然后压制；（5）将梯度结构排列的复合材料预制体放入真空管式炉中进行烧结得到层状陶瓷增强颗粒金属基复合材料，所述层状陶瓷增强颗粒金属基复合材料包括增强层、复合层、基体层。2.根据权利要求1所述层状陶瓷增强颗粒金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述Fe粉、镍粉、高碳铬铁粉的粒径为100~160um；WC增强颗粒的粒径为60~120um。3.根据权利要求1所述层状陶瓷增强颗粒金属基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中混合粉末放入行星式球磨机中均匀混合3小时，转速为300r/min。4.根据权利要求1所述层状陶瓷增强颗粒金属基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中WC增强颗粒的质量百分比为40~50%，Fe粉的质量百分比为10~20%，镍粉的质量百分0%、高碳铬铁粉的质量百分比为2040%。比为10~3~5.根据权利要求1所述层状陶瓷增强颗粒金属基复合材料的制备方法，其特征在于：压片机的压力为10~20pa，保压10min。6.根据权利要求1所述层状陶瓷增强颗粒金属基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（5）中烧结条件为：先以6℃/min的速率升温至500℃，再以10℃/min的速率升温至800℃，再以6℃/min的速率升温至1000℃，再以3℃的速率升温至1300~1500℃，保温60min，再按照前期步骤的逆过程降温至室温。7.根据权利要求1所述层状陶瓷增强颗粒金属基复合材料的制备方法，其特征在于：所述增强层厚度为1015m~m、复合层的厚度为10~15mm、基体层厚度10~15mm。2CN115026290A说明书1/6页一种层状陶瓷增强颗粒金属基复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种层状陶瓷增强颗粒金属基复合材料的制备方法，属于耐磨材料制备技术领域。背景技术[0002]随着现代工业的高速发展，对材料的性能要求也不断提高，普通的金属材料不能适用于复杂的工作环境。金属基复合材料凭借其高强度、高弹性模量、良好的高温性能和抗疲劳性能、良好的耐磨性和尺寸稳定性等优点，成为今年来的研究热点。金属基复合材料耐磨性十分优异，在耐磨领域中占据重大地位，例如：如高铬铸铁、球墨铸铁。因此，在新型的金属基复合材料研究中，降低生产成本、提高材料的使用寿命是科研工作者的研究重心，与传统的金属基复合材料相比陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料具有强度高、表面复合层硬度高、各向异性小、容易成型、后续加工方便等优点。WC颗粒因其熔点高、硬度大、线膨胀系数小、与钢液的润湿性好、并且具有良好的稳定性，因而WC颗粒增强铁基复合材料受到了人们的广泛关注。[0003]在金属基复合材料（MMC）等材料中，在增强体均匀分散的设计原则指导下，很少尝试进行微观结构设计，复