[發(fā)明專利]一種Al-Fe-Si金屬間化合物/Al原位復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210224629.5
• 申請(qǐng)日: 2012-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN102703747A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙龍志;趙明娟;焦宇;張堅(jiān);熊光耀;胡勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/05
• 分類號(hào): C22C1/05;C22C21/00
• 代理公司: 南昌洪達(dá)專利事務(wù)所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種Al-Fe-Si金屬間化合物/Al原位復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

?粉末冶金燒結(jié)，是金屬粉末、合金粉末或者他們的壓坯，加熱到低于主要成分熔點(diǎn)的溫度，置于保護(hù)氣氛或真空環(huán)境中，使顆粒之間發(fā)生粘結(jié)，粉末顆粒的聚集體變成粉末晶粒的聚結(jié)體，燒結(jié)體的強(qiáng)度增加，密度和其他物理、力學(xué)性能可以接近或達(dá)到相同成分的致密材料。瞬時(shí)液相燒結(jié)，是指燒結(jié)后期液相消失的燒結(jié)，壓坯被加熱到燒結(jié)溫度時(shí)出現(xiàn)液相，但壓坯在燒結(jié)溫度下保溫時(shí)，由于相互擴(kuò)散，液相就消失，瞬時(shí)液相形成于混合組元之間。它的優(yōu)點(diǎn)是燒結(jié)粉末容易成形，燒結(jié)性好，沒有持續(xù)液相燒結(jié)晶粒粗化的問題。金屬間化合物具有介于陶瓷和金屬之間的特殊性能，因此金屬間化合物/金屬復(fù)合材料不僅具有優(yōu)于金屬合金機(jī)械性能和摩擦性能，而且具有由于陶瓷/金屬復(fù)合材料的韌性和良好界面。因此金屬間化合物/金屬復(fù)合材料具有廣闊的應(yīng)用前景。原位復(fù)合材料具有清潔的、綠色的高強(qiáng)度界面結(jié)合，受到了人們的青睞。粉末冶金反應(yīng)燒結(jié)法是金屬間化合物理想的加工方法，它可通過控制合金組織結(jié)構(gòu)、合金成分、高組元、彌散質(zhì)點(diǎn)和細(xì)化晶粒等方法來強(qiáng)化合金。粉末冶金摩擦材料因?yàn)槠渚哂懈吣Σ料禂?shù)、低磨損率和高耐磨性，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用在飛機(jī)、火車、汽車、船舶、工程機(jī)械和機(jī)床等的離合器或制動(dòng)器中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了一種Al-Fe-Si金屬間化合物/Al原位復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，一種Al-Fe-Si金屬間化合物/Al基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于,所述制備方法包括以下步驟：1）將100目～300目的Al粉、200目～400目的Fe粉和100目～300目的Si粉按一定比例混合，組成混合粉末，?2）混合粉末在球磨機(jī)中球磨4小時(shí)混合均勻后，放置在40℃恒溫干燥箱內(nèi)干燥備用；3）然后將混合粉末冷壓成型，在真空度P_f達(dá)到3×?10^-3Pa時(shí)進(jìn)行無壓燒結(jié)，燒結(jié)功率80KW，升溫速率為10℃/min，先升到300℃，保溫30分鐘后，繼續(xù)加熱到燒結(jié)溫度450℃～550℃，保溫2～6小時(shí)，最后隨爐冷卻到室溫，得到Al-Fe-Si金屬間化合物/Al復(fù)合材料；所述?Al粉、Fe粉和Si粉的比例是：Fe粉和Si粉的質(zhì)量比例為6:1~1:1，Al粉過量。。

本發(fā)明的技術(shù)效果是：該制備方法可精確控制，工藝簡(jiǎn)單，成本低，利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化；采用該方法制備的原位自生Al-Fe-Si金屬間化合物/Al復(fù)合材料增強(qiáng)相分布均勻，致密度高，界面清潔，界面結(jié)合強(qiáng)；材料性能優(yōu)異，與基體材料相比，硬度提高了3～5倍，耐磨性提高了提高2.5～4.5倍；因此本發(fā)明是提高材料表面硬度及耐磨性的有效手段，具有良好的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)例2的復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)例2的復(fù)合材料物相分析的XRD分析圖譜。

圖3為本發(fā)明實(shí)例1、實(shí)例2和實(shí)例3制備的復(fù)合材料硬度線形圖。

圖4為本發(fā)明實(shí)例1、實(shí)例2和實(shí)例3制備的復(fù)合材料相對(duì)耐磨性線形圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例以及附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步闡釋，

本發(fā)明的原理是利用粉末冶金瞬時(shí)液相燒結(jié)的方法，通過優(yōu)化粉末成分配比、壓制以及燒結(jié)過程的工藝參數(shù)，選取最佳的粉末配比和工藝參數(shù)，制備性能優(yōu)異的Al-Fe-Si金屬間化合物/Al原位復(fù)合材料。

實(shí)施例1

將200目的Al粉、300目的Fe粉和200目的Si粉按24:4:1放入球磨機(jī)中，將粉末球磨4h后，放入混料機(jī)里再充分混合4h，然后將混合均勻的Fe-Al-Si粉末放置在干燥爐內(nèi)，在40℃恒溫干燥20min。將混合均勻的粉末置于內(nèi)壁涂有脫模劑的石墨坩堝中，放入ZT-40-20Y熱壓燒結(jié)爐，抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到P_f為1×?10^-3Pa后，加載8t，保壓20min。然后將載荷卸掉，抽高真空，真空度P_f達(dá)到3×?10^-3Pa后，開始無壓燒結(jié)，燒結(jié)功率80KW，升溫速率為10℃/min，先升到300℃，保溫30min后，繼續(xù)加熱到燒結(jié)溫度510℃，保溫時(shí)間4小時(shí)，然后隨爐冷卻到室溫；得到Al-Fe-Si金屬間化合物/Al復(fù)合材料參數(shù)見附圖3和附圖4。

實(shí)施例2