[發(fā)明專利]耐磨材料、局部增強輕金屬基復(fù)合材料及制備方法

有效

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• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN107876730B
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 齊霖;齊丕驤
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波海瑞時新材料有限公司
• 主分類號: B22D18/02
• 分類號: B22D18/02;B22D19/02;C04B33/135;C04B35/80
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33226
• 代理人: 謝瀟

1.耐磨材料，其特征在于：該耐磨材料的組成包括質(zhì)量比為(10～60)：(1～30)：(10～70)的耐高溫金屬骨架材料、陶瓷纖維材料和陶瓷顆粒材料，所述的耐高溫金屬骨架材料為泡沫金屬或耐高溫金屬纖維，所述的耐高溫金屬纖維包括鐵基合金纖維、鎳基合金纖維、銅基合金纖維、不銹鋼纖維、鋼棉纖維、鈦基合金纖維和鈷基合金纖維中的一種或多種，所述的陶瓷纖維材料包括氧化鋁纖維、硅酸鋁纖維、二氧化硅纖維、氧化鋯纖維、碳化硅纖維、石墨纖維和碳纖維中的一種或多種，所述的陶瓷顆粒材料包括粉煤灰顆粒、礦渣微粉顆粒、碳化硅顆粒、二氧化硅顆粒、氮化硼顆粒、鋯英粉顆粒、棕剛玉顆粒、氧化鋯顆粒、硅酸鋯顆粒和氧化鉻顆粒中的一種或多種；所述的耐高溫金屬骨架的制作過程為：將泡沫金屬用機械加工的手段，加工出與耐磨層的形狀大小相匹配的板料，得到耐高溫金屬骨架，或者，將耐高溫金屬纖維經(jīng)梳理、加工、編織、平鋪至骨架預(yù)制件模具中并壓實，得到耐高溫金屬骨架。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨材料，其特征在于：所述的陶瓷顆粒材料中混合有輔助增強顆粒，所述的輔助增強顆粒為石墨顆粒和/或鋼渣顆粒，所述的鋼渣顆粒為氧化鐵顆粒、氧化鋅顆粒、氧化鈣顆粒、氧化鎂顆粒、氧化鋁顆粒和氧化鈦顆粒中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨材料，其特征在于：所述的泡沫金屬為泡沫銅、泡沫鐵、泡沫鎳或泡沫鐵鎳。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨材料，其特征在于：所述的陶瓷纖維材料的直徑為5～15μm、長度為0.8～2.8mm，所述的耐高溫金屬纖維的直徑為0.01～2mm，所述的陶瓷顆粒材料的粒度為5～200μm、莫氏硬度為5～9，所述的泡沫金屬的孔隙度為10～60ppi。

5.局部增強輕金屬基復(fù)合材料，其特征在于：包括輕金屬合金基體及局部復(fù)合于該輕金屬合金基體表面的耐磨層，所述的輕金屬合金基體為鋁合金基體或鎂合金基體，所述的耐磨層的組成包括質(zhì)量比為(10～60)：(1～30)：(10～70)：(0.5～8)：(0.5～10)的耐高溫金屬骨架材料、陶瓷纖維材料、陶瓷顆粒材料、低溫粘合劑和高溫粘合劑；所述的耐高溫金屬骨架材料為泡沫金屬或耐高溫金屬纖維，所述的耐高溫金屬纖維包括鐵基合金纖維、鎳基合金纖維、銅基合金纖維、不銹鋼纖維、鋼棉纖維、鈦基合金纖維和鈷基合金纖維中的一種或多種，所述的陶瓷纖維材料包括氧化鋁纖維、硅酸鋁纖維、二氧化硅纖維、氧化鋯纖維、碳化硅纖維、石墨纖維和碳纖維中的一種或多種，所述的陶瓷顆粒材料包括粉煤灰顆粒、礦渣微粉顆粒、碳化硅顆粒、二氧化硅顆粒、氮化硼顆粒、鋯英粉顆粒、棕剛玉顆粒、氧化鋯顆粒、硅酸鋯顆粒和氧化鉻顆粒中的一種或多種，所述的低溫粘合劑是濃度為3～20％的羧甲基纖維素水溶液，所述的高溫粘合劑是濃度為10～60％的硅溶膠溶液；所述的耐高溫金屬骨架的制作過程為：將泡沫金屬用機械加工的手段，加工出與所述的耐磨層的形狀大小相匹配的板料，得到耐高溫金屬骨架，或者，將耐高溫金屬纖維經(jīng)梳理、加工、編織、平鋪至骨架預(yù)制件模具中并壓實，得到耐高溫金屬骨架。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的局部增強輕金屬基復(fù)合材料，其特征在于：所述的陶瓷顆粒材料中混合有輔助增強顆粒，所述的輔助增強顆粒為石墨顆粒和/或鋼渣顆粒，所述的鋼渣顆粒為氧化鐵顆粒、氧化鋅顆粒、氧化鈣顆粒、氧化鎂顆粒、氧化鋁顆粒和氧化鈦顆粒中的一種或多種。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的局部增強輕金屬基復(fù)合材料，其特征在于：所述的泡沫金屬為泡沫銅、泡沫鐵、泡沫鎳或泡沫鐵鎳。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的局部增強輕金屬基復(fù)合材料，其特征在于：所述的陶瓷纖維材料的直徑為5～15μm、長度為0.8～2.8mm，所述的耐高溫金屬纖維的直徑為0.01～2mm，所述的陶瓷顆粒材料的粒度為5～200μm、莫氏硬度為5～9，所述的泡沫金屬的孔隙度為10～60ppi。

9.權(quán)利要求5～8中任一項所述的局部增強輕金屬基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：按質(zhì)量分數(shù)計，將1～30％的陶瓷纖維材料、10～70％的陶瓷顆粒材料、0.5～8％的低溫粘合劑和0.5～10％的高溫粘合劑，加入適量水均勻混合制成陶瓷漿料，再將該陶瓷漿料定量澆入預(yù)裝有耐高溫金屬骨架的預(yù)制件模具中，加壓20～30MPa，去水并壓制成復(fù)合材料預(yù)制件半成品；然后將該復(fù)合材料預(yù)制件先在60～200℃溫度下烘干處理10～20h，再在700～1000℃溫度下燒結(jié)處理2.5～4h，得到復(fù)合材料預(yù)制件成品；最后采用擠壓鑄造工藝將該復(fù)合材料預(yù)制件成品復(fù)合于事先準(zhǔn)備好的輕金屬合金基體，使耐磨層預(yù)制件與輕金屬合金基體冶金結(jié)合，即得到局部增強輕金屬基復(fù)合材料。