[發明專利]一種鐵銅基陶瓷耐磨復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710833890.8
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107699808B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 柴知章;鄭京京;張椿英;韓晶晶;王雯雯;李光恒;張序
• 申請（專利權）人: 安徽信息工程學院
• 主分類號: C22C38/16
• 分類號: C22C38/16;C22C38/08;C22C38/14;C22C38/02;C22C38/06;C22C33/02
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 方文倩

本發明涉及一種鐵銅基陶瓷耐磨復合材料及其制備方法，復合材料原料組分及質量份為：鐵粉50?60份、銅粉8?12份、鎳粉2?4份、鈦粉3?5份、二氧化硅粉3?6份、石墨粉4?6份、三氧化二鋁粉6?10份、氧化鋯粉9?12份；制備方法步驟包括壓制成型、燒結、熱處理。本發明制備的鐵銅基陶瓷耐磨復合材料具有良好的力學性能以及耐磨性等。

技術領域

本發明屬于金屬陶瓷復合材料領域，具體涉及一種鐵銅基陶瓷耐磨復合材料及其制備方法。

背景技術

金屬基復合材料是近幾年迅速發展起來的一種新型工程材料，具有高的剛度、硬度、優良的高溫性能、低的熱膨脹系數、良好的耐磨和減磨性，加之其優良的加工性能、成型性能、明顯的性價比優勢而受到了越來越多的關注。陶瓷鋼復合材料作為金屬基材料中的一種，既具有陶瓷材料高硬度、耐酸堿腐蝕、耐磨的特點，也具有鋼鐵材料的塑韌性特點，被廣泛應用于各種耐磨領域。這就需要把陶瓷與金屬復合到一起，但現有的生產制作復雜，對工藝要求高，生產成本居高不下，抗拉強度及沖擊韌性較低，很難被多數生產企業采用。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種鐵銅基陶瓷耐磨復合材料及其制備方法，所制備陶瓷鋼復合材料具有強度、硬度高和耐磨性好等性能。

本發明采用的技術方案是：

一種鐵銅基陶瓷耐磨復合材料，其原料組分及質量份為：鐵粉50-60份、銅粉8-12份、鎳粉2-4份、鈦粉3-5份、二氧化硅粉3-6份、石墨粉4-6份、三氧化二鋁粉6-10份、氧化鋯粉9-12份。

所述各原料組分的粒徑不大于200目。

一種鐵銅基陶瓷耐磨復合材料的制備方法，步驟包括：

A、壓制成型：將各原料組分混合均勻后，放入模具中壓制成型，然后將壓制成型后的坯料烘干，制得預制件；

B、燒結：將預制件放入電阻爐內在氫氣氣氛下進行燒結，電阻爐升溫速率≤15℃/min,并分別在130-170℃、280-320℃、630-680℃和760-800℃分別保溫10-40min，最后升溫至950±5℃，保溫1-3h；

C、熱處理：將燒結后的預制件放入模具中復壓，然后放入電阻爐中復燒，復燒溫度為700±10℃，保溫時間為0.5-1.5h。

所述步驟A中壓制壓力為550MPa-800MPa；

所述步驟A中烘干溫度為70-90℃，烘烤時間為2-4h；

所述步驟C中復壓壓力為720-780MPa。

本發明鐵銅基陶瓷耐磨復合材料中鐵基材料耐高溫、承受負荷大、價格低廉；Cu基材料摩擦系數大，導熱性好，耐磨性比較好，復合材料中通過加入鐵銅基材料以及合理調整鐵粉和銅粉的配比以及鐵粉銅粉與其他組分的配比，使得復合材料耐高溫、強度高、導熱性好、耐磨性好等，具有良好的綜合性能；Ni和Ti在摩擦材料中，起到強化基體的作用，Ni元素有細化晶粒的作用，使材料強度提高，硬度增加，Ti可以和石墨反應生成TiC，具有高彈性模量、高硬度、高熔點的特性；層或片狀的石墨可作為潤滑組元或減磨劑，用于提高材料的抗擦傷性和耐磨性，但加入量過多會使摩擦系數和機械強度降低。SiO₂和Al₂O₃具有高硬度和良好的高溫穩定性。

本發明制備的鐵銅基陶瓷耐磨復合材料：

1、具有高的強度、硬度的同時具有較好的韌性；

2、耐高溫，組織穩定，高溫蠕變性能好，急冷急熱溫度不均勻的狀態下不會產生疲勞裂紋，顯著提高制件的使用壽命；

3、具有良好的耐磨性能及加工性能，并且抗腐蝕能力強；