一种颗粒增强金属基复合材料的制备方法.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(10)申请公布号CNCN103667851103667851A(43)申请公布日2014.03.26(21)申请号201310669365.9(22)申请日2013.12.11(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)发明人李祖来黄浩科蒋业华山泉(51)Int.Cl.C22C33/02(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图2页附图2页(54)发明名称一种颗粒增强金属基复合材料的制备方法(57)摘要本发明公开了一种颗粒增强金属基复合材料的制备方法，属于新材料技术领域；先将增强颗粒与基体粉末置于球磨机中，使其能够混合均匀，然后将混合后粉末置于石墨模具内，然后放入放电等离子烧结(SPS)设备中，设定适宜的烧结参数，将烧结后试样置于真空管式炉中设定加热温度，用以改善复合材料中增强颗粒与基体之间的结合界面，或者促使其发生界面反应，该方法制备的复合材料中的增强颗粒能够很好的均匀分布在复合层内部，大大改善材料的综合性能，并且其组织均匀、单一，能从一定程度上改善其力学性能，为钢材、冶金、煤炭等高温耐磨领域、激冷激热工况零件或者其他研究复合材料性能的研究者提供参考。CN103667851ACN1036785ACN103667851A权利要求书1/1页1.一种颗粒增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于经过下列各步骤：将基体金属粉末和增强颗粒置于球磨机中进行球磨，然后将混合粉末置于放电等离子烧结设备中在真空下进行烧结，将烧结后试样进行重熔，取出后即为颗粒增强金属基复合材料。2.根据权利要求1所述的颗粒增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：基体金属为铸铁或铸钢，其粉末的粒径为44～178μm，所述增强颗粒为三氧化二铝、碳化硅、碳化钛、硬质陶瓷、碳化钨中的一种或多种按任意比例混合，颗粒粒径为150～630μm。3.根据权利要求1所述的颗粒增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：球磨机的转速为130r/min~300r/min，球磨时间为30~60min。4.根据权利要求1所述的颗粒增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：烧结温度为基体金属熔点的60%~80%，保温时间为5~10min，外加压力为8kN~9.4kN。5.根据权利要求1所述的颗粒增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于：重熔温度低于基体金属熔点50~200℃。2CN103667851A说明书1/4页一种颗粒增强金属基复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种颗粒增强金属基复合材料的制备方法，属于新材料技术领域。背景技术[0002]现代工业的发展对材料的耐磨性能要求越来越高，冶金、矿山、建材、电力、化工、煤炭和农业等部门分别要用到矿山机械、工程机械、农业机械和各种破碎粉磨机械，这些机械设备的易损件要受到砂石、矿石、土壤等各种物料和研磨体的磨损，每年要消耗大量金属。复合材料由于是将两种或以上据有不同特性的材料，通过物理或化学的方法将它们有机结合在一起，发挥各自优势，因此复合材料具有优异的综合性能，且能满足上述工况条件下的使用。近年来，对复合材料制备工艺的研究做了大量的工作，开发了多种工艺方法。这些工艺方法用于制造金属复合材料时，取得了很好的效果。如SiC增强铝合金复合材料制造活塞，使用寿命大幅度提高。但是由于传统的铸渗法制备的复合材料不可避免的会导致复合材料内部颗粒分布不均匀，材料内部组织复杂，这必然会影响颗粒增强复合材料的使用范围，如激冷激热工况下由于颗粒不均匀导致的严重热应力诱发的裂纹。并且因为内部成分的复杂加大了学者研究复合材料的困难。[0003]中国发明专利CN101053898A介绍了一种制备颗粒增强金属基表层复合材料的真空实型铸渗方法，这种方法是将增强颗粒制备成与复合材料所需耐磨表面形状相适应的预制块，将其固定在需要合金化的泡沫材料模样表面，然后按铸造工艺造型并浇注。这种方法的缺点是泡沫产生的气体及复合层中的粘结剂气化产生的气体使得材料内部多出现无法避免的气孔缺陷，无法生产结构复杂的零部件，并且复合层内的增强颗粒难以避免的产生分布均匀等现象，影响复合材料的使用寿命。中国发明专利CN1128297A公布了一种局部复合材料及其制造方法，其是将陶瓷颗粒、有机粘结剂与普碳钢基、耐热钢基或镍基粉末混匀，压制成所需形状的预制块，置于需强化的铸件的铸型局部，浇注金属即可。这种方法制作的局部复合材料，易产生夹杂缺陷，并且复合层与基材金属的界面结合效果相对较差，在受到冲击作用下，会使复合层脱落而失去耐磨的作用。中国发明专利CN102513522A提供了一种陶瓷颗粒增强钢铁基网状复合材料的制备方法，将陶瓷颗粒与合金粉末烧结成条状块，然后