[發明專利]一種粉末冶金彈簧鋼復合材料及其制備方法無效

申請號：	201010191096.6	申請日：	2010-06-03
公開（公告）號：	CN101857943A	公開（公告）日：	2010-10-13
發明（設計）人：	肖志瑜;秦志剛;林小為;張文;李元元	申請（專利權）人：	華南理工大學
主分類號：	C22C38/24	分類號：	C22C38/24;B22F3/14
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種粉末冶金彈簧鋼復合材料及其制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及粉末冶金技術，具體是指一種粉末冶金彈簧鋼復合材料及其制備方法，該彈簧鋼復合材料特別是適用于制造彈性元件。

背景技術

彈簧鋼是專門用來制造各類彈性元件的鋼種。現有的彈簧鋼材料主要有碳素彈簧鋼、低合金彈簧鋼和高合金彈簧鋼。45CrMoV是低合金彈簧鋼的一種，它屬于耐熱彈簧鋼，具有很好的室溫和高溫力學性能，尤其是高溫抗松弛性能更為優良。但是其耐磨性稍差，使得在某些工況條件下彈性元件的磨損嚴重，影響彈性元件的精密度和使用壽命。

顆粒增強鋼鐵基復合材料是二十世紀五十年開始發展起來的一類材料，主要是為了發展一類具有高的比強度、比模量、耐高溫、耐磨損的復合材料。增強顆粒主要有金屬碳化物、金屬氮化物、金屬氧化物和金屬間化合物等。增強顆粒的加入使得材料的高溫穩定性和耐磨性等得到提高。但是由于增強顆粒和鋼鐵基體材料物理化學性質、表面特征差異等，使得材料的力學性能不可避免的有所下降。如何解決因增強顆粒的加入使得復合材料力學性能有所降低的問題，有待進一步的研究。因此，在提高材料的耐磨性和高溫穩定性的同時，最大限度的保證材料的強度，是一個值得進一步研究的問題。目前，用作顆粒增強鋼鐵基復合材料基體材料主要有工具鋼、高速鋼和不銹鋼等。關于使用45CrMoV彈簧鋼作為基體的顆粒增強鋼鐵基復合材料未見報道。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種粉末冶金彈簧鋼復合材料及其制備方法，該彈簧鋼復合材料具有比強度、比模量高、高溫穩定性好、耐磨損的特點。

本發明的目的可以通過如下措施來實現：

一種粉末冶金彈簧鋼復合材料，其按質量百分比計的組分及其含量為45CrMoV?85-95％，碳化鈮粉5-15％；其硬度為HRC40.5-46，屈服強度1108-1250MPa，抗拉強度1210-1323MPa，彈性模量190-208GPa，伸長率2.0-5.4％，耐磨性為鑄造45CrMoV材料的2.5-6倍。

一種粉末冶金彈簧鋼復合材料的制備方法，采用高能球磨和熱等靜壓燒結相結合的方法，具體步驟及工藝條件如下：

步驟一：備料

按下列配比備粉末料：

步驟二：混合與球磨

在V型混料機上至少干混2小時后，高能球磨10-20小時，球磨至NbC顆粒的粒徑為200nm-400nm，NbC顆粒均勻彌散分布于45CrMoV彈簧鋼基體中；

步驟三：熱等靜壓燒結

將上述粉末裝于不銹鋼包套中，并抽真空至真空度至少低于10-1Pa后焊封，經檢查確認包套完全氣密后將其放入熱等靜壓爐內燒結，燒結參數為：溫度1120-1180℃，壓強70-100MPa，保溫時間2-3h，即得到制造彈性元件用粉末冶金彈簧鋼材料。

所述45CrMoV粉為等離子旋轉電極法制備。

所述高能球磨是指在球磨介質為直徑8-16mm的不銹鋼球，球料比15∶1-10∶1，球磨機轉速200-260轉/分，保護氣體為氬氣的行星球磨機上進行。

本發明與現有技術相比，具有如下優點：

1、本發明采用高能球磨將NbC顆粒尺寸球磨至200-400nm，且均勻彌散分布于45CrMoV彈簧鋼基體之中，在保證材料力學性能的同時使得材料的耐磨性大大提高。

2、本發明通過高能球磨和熱等靜壓燒結相結合的方法有效的解決了增強顆粒和基體的融合和界面問題，使得增強顆粒和基體結合得更緊密。