[發明專利]以SiC、Al2O3為基本組元的復合陶瓷鋼基材料及制備方法

有效

• 申請號: 201510083036.5
• 申請日: 2015-02-16
• 公開（公告）號: CN104630605A
• 公開（公告）日: 2015-05-20
• 發明（設計）人: 濮訓春
• 申請（專利權）人: 濮訓春
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04;C22C38/06
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司34107
• 代理人: 張小虹

技術領域

本發明屬于復合材料的技術領域。更具體地，本發明涉及以SiC、Al₂O₃為基本組元的復合陶瓷鋼基材料。另外，本發明還涉及該鋼基材料的制備方法。

背景技術

磨損是材料的主要破壞形式之一，其造成的經濟損失相當驚人，中國每年因磨損消耗的鋼材已達數百萬噸。陶瓷材料具有耐熱、耐磨、耐腐蝕等優良性能。陶瓷材料強化金屬材料已成為研究的熱點。

現有技術中，涉及陶瓷增強的金屬材料的方案有以下中國專利文獻：

CN101181741A：采用工業Ti-Fe粉和B₄C粉作為反應物，按照一定比例混合壓坯后置于鑄件內，通過自蔓燃反應在金屬內形成Ti₂B、TiC陶瓷增強顆粒，達到強化金屬的目的；

CN101195888A：將Ti、Cr、C粉末用上述同樣的方法加入鑄件中，得到了(Ti、Cr)C、Cr₇C₃為陶瓷強化相的鋼基復合材料；

CN101214541A：采用Ni、Ti和B₄C壓塊制備了Ti₂B、TiC陶瓷顆粒局部強化的錳鋼；

CN102366829A：采用不同粒度的Al₂O₃顆粒強化提高鋼的表面強度和耐磨性。采用的是在鑄件表面添加Al₂O₃顆粒方法。由于Al₂O₃與鋼存在界面結合問題，其強化效果達不到預想的目的。

上述專利技術基本上是在鑄造模型內預置可發生自蔓燃反應的壓塊，通過澆鑄引燃反應生成Ti₂B、TiC等在鑄件的表面形成強化相；或是將陶瓷顆粒置于鑄腔內，通過澆鑄使陶瓷顆粒分布于工件的表面，以達到表面強化的目的，但不能實現材料的整體強化。并且在鑄造型膜內發生自蔓燃反應，該反應不易控制，易導致放出大量氣體，會導致鑄件的孔洞增加，引起強度下降。

另外，上述專利技術實現強化所采用的材料為Ti、Cr、B₄C或規定目數的Al₂O₃粉末，其材料的成本較高。

發明內容

本發明提供以SiC、Al₂O₃為基本組元的復合陶瓷鋼基材料，其目的是以較低成本提高鋼材的整體強度。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

本發明的以SiC、Al₂O₃為基本組元的復合陶瓷鋼基材料，其中：所述的復合陶瓷還包括藍晶石、氯化鈉、硅灰石、長石；所述的藍晶石、氯化鈉、硅灰石、長石與SiC表面的SiO₂形成部分固溶的結合；或者，所述的復合陶瓷還包括藍晶石、氯化鈉、硅灰石、長石和莫來石；所述的藍晶石、氯化鈉、硅灰石、長石和莫來石與SiC表面的SiO₂形成部分固溶的結合；

所述復合陶瓷在鋼基材料中均勻分布。

所述復合陶瓷以粉末狀加入鋼基材料中熔煉，其粉末粒度為1μm～20μm。

按質量計算，其成分的含量分別為：SiC：0.5％～3％，Al₂O₃：0.5％～3％，藍晶石：0.2％～3％，長石：0.3％～2％，莫來石：0.2％～2％，氯化鈉：0.2％～1％，硅灰石：0.10％～1.5％，Al：0.2％～1.5％，C：0.05％～0.3％，S≤0.02％，P≤0.02％；其余為Fe。

本發明還提供了以上所述的以SiC、Al₂O₃為基本組元的復合陶瓷鋼基材料的制備方法，其技術方案是：

首先，將按質量比配置的鋼的原料加入熔煉爐，加熱；然后，將混合烘干的復合陶瓷的粉末加入熔煉爐；待陶瓷粉末及鋼水完全熔化，即可澆鑄出鋼。

所述鋼基材料采用中頻爐冶煉。

所述復合陶瓷的制備工藝是：按質量比例配置成陶瓷材料，配置好的陶瓷材料混合1h～6h后，烘干，形成所述復合陶瓷的粉末。

所述鋼的原料為廢鋼。

所述的鋼基材料為鑄態；或者為鍛造態；或者為熱軋態。

本發明采用上述技術方案，其有益效果是：