一种功能梯度耐磨铁基复合材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105817605A(43)申请公布日2016.08.03(21)申请号201610279243.2(22)申请日2016.04.28(71)申请人西华大学地址610039四川省成都市金牛区金周路999号(72)发明人张建军魏晓伟王剑徐磊(74)专利代理机构北京众合诚成知识产权代理有限公司11246代理人裴娜(51)Int.Cl.B22D18/06(2006.01)B22D23/04(2006.01)C22C33/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种功能梯度耐磨铁基复合材料及其制备方法(57)摘要本发明提出了一种功能梯度耐磨铁基复合材料及其制备方法，由母体金属与若干圆锥状增强体构成，圆锥状增强体的底部位于母体金属上表面，由表及里增强相的体积分数逐渐越小,增强体通过陶瓷颗粒预制体与母液金属的熔渗而形成。制备方法包括：设计并制备石墨模具；将陶瓷颗粒与金属粉末使用无水乙醇机械混合均匀得到混合物，将上述混合物填充于石墨模具中，烘干，然后将模具和混合颗粒一起放入真空烧结炉内烧结。金属粉末将陶瓷颗粒粘结在一起，冷却后打开模具，将成型后的预制体取出；将圆锥状预制体放于铸型底部；炉熔炼铁基金属，对铸型型腔造成负压气氛，然后进行浇注。该制备方法具有工艺简单、成本低廉，工艺稳定性高的优点。CN105817605ACN105817605A权利要求书1/1页1.一种功能梯度耐磨铁基复合材料，其特征在于，由母体金属与若干圆锥状增强体构成，所述圆锥状增强体的底部位于所述母体金属上表面，由表及里增强相的体积分数逐渐越小，增强体通过陶瓷颗粒预制体与母液金属的熔渗而形成。2.一种功能梯度耐磨铁基复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1，设计并制备石墨模具，其内腔形状为锥形，其圆锥角为20-60°；步骤2，将粒度为300-1000μm的陶瓷颗粒与金属粉末使用无水乙醇机械混合均匀得到混合物；步骤3，将上述混合物填充于石墨模具中，在100℃下烘干，然后将模具和混合颗粒一起放入真空烧结炉内，在1300-1500℃下烧结、真空度为10-1Pa,烧结时间为40-50分钟，金属粉末将陶瓷颗粒粘结在一起，冷却后打开模具，将成型后的预制体取出；步骤4，将圆锥状预制体放于铸型底部，保持一定的间距；步骤5采用中频感应炉熔炼铁基金属，金属液出炉前启动真空泵，通过真空吸管对铸型型腔造成负压气氛，然后进行浇注。3.根据权利要求1所述的功能梯度耐磨铁基复合材料的制备方法，其特征在于：所述的陶瓷颗粒为WC、TiC或VC；所述的母液金属为碳钢、合金钢、高铬铸铁、球墨铸铁或灰口铸铁。4.根据权利要求1所述的功能梯度耐磨铁基复合材料的制备方法，其特征在于：增强相的圆锥角为20-60°。5.根据权利要求1所述的功能梯度耐磨铁基复合材料的制备方法，其特征在于：所述材料铸型为耐磨铸件。2CN105817605A说明书1/3页一种功能梯度耐磨铁基复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种功能梯度复合材料，特别涉及一种功能梯度耐磨铁基复合材料及其制备方法。背景技术[0002]水泥、煤炭、矿山、冶金等行业的机械设备由于受到砂粒、矿石等硬质物料磨损，易引起工件的失效，造成能源和原材料的大量消耗。铁基复合材料由于综合发挥了基体材料和增强相的特性，表现出优异的耐磨性能。但是，铁基复合材料的增强相与基体的结合呈非梯度过渡，在冲击载荷作用下增强相易产生掉块或整体剥落，导致使用过程中增强相不能有效发挥抗磨作用。[0003]功能梯度材料的制备方法较多，主要有粉末冶金法、等离子喷涂法、自蔓延燃烧高温合成法、气相沉积法、电沉积法、激光融覆法、离心铸造法等。粉末冶金法可靠性高、适合于制造形状比较简单的功能梯度材料部件，但工艺比较复杂、制备的梯度材料有一定的孔隙率。等离子喷涂法、自蔓延燃烧高温合成法、气相沉积法、电沉积法、激光融覆法只适合做表面梯度耐磨材料。离心铸造法能制备高致密度、大尺寸的梯度材料，但这种方法限于管状或环形零件。上述几种功能梯度的制备方法，均不适合制备适应强烈冲击磨损工况下的梯度耐磨材料。发明内容[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种功能梯度耐磨材料及其制备方法，该制备方法具有工艺简单、成本低廉，工艺稳定性高的优点。[0005]本发明的一种技术方案为：[0006]一种功能梯度耐磨铁基复合材料，其特征在于，由母体金属与若干圆锥状增强体构成，所述圆锥状增强体的底部位于所述母体金属上表面，由表及里增强相的体积分数逐渐越小，增强体通过陶瓷颗粒预制体与母液金属的熔渗而形成。[0007]本发明的另一种技术方案包括以下步骤：[0008]步骤1，设计并制备石墨模具，其内腔形状为