[發(fā)明專利]一種表層復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711233117.4
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108097928B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 山泉;王卓;李祖來;蔣業(yè)華
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: B22D19/02
• 分類號: B22D19/02;B22D19/08;B22C9/04;C04B35/10;C04B38/06;C04B38/02;B28B1/16;B28B1/50
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1.一種表層復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

(1)圓柱狀陶瓷預(yù)制體的成型：將陶瓷顆粒、活化劑、粘結(jié)劑混合均勻得到混合粉末，再加入造孔劑；將幾種陶瓷顆粒體積分數(shù)不同的混合粉末填裝到分層模具中，陶瓷顆粒的體積分數(shù)沿圓心至圓柱面方向呈遞減趨勢；去除模具，將分層填裝的松裝預(yù)制體壓制為陶瓷顆粒體積分數(shù)沿半徑方向呈梯度變化的預(yù)制體；

(2)制備復(fù)合材料：將步驟(1)制備得到的預(yù)制體放入到EPS發(fā)泡模具底部，預(yù)制體按照蜂窩結(jié)構(gòu)進行排列，然后進行EPS發(fā)泡，發(fā)泡后預(yù)制體被嵌入到EPS模型表面；采用消失模鑄造方法澆注基體金屬液，預(yù)制體在金屬液作用下變?yōu)樵鰪婓w，實現(xiàn)復(fù)合材料的成形得到表層復(fù)合材料；

所述表層復(fù)合材料采用鑄鋼或鑄鐵作為基材，金屬基材表面具有圓柱狀陶瓷顆粒增強體，陶瓷顆粒增強體按照蜂窩結(jié)構(gòu)進行排列；陶瓷顆粒增強體中陶瓷顆粒體積分數(shù)沿半徑從圓心至圓柱面方向呈遞減趨勢。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述表層復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：所述分層模具結(jié)構(gòu)為多個圓柱形模具嵌套在一起組成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述表層復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：基體金屬為合金鋼、高鉻鑄鐵、球墨鑄鐵中的任意一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述表層復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：陶瓷顆粒為Al₂O₃顆粒或者主要成分為Al₂O₃的顆粒，顆粒粒度為20-80目。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述表層復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：步驟(1)中造孔劑為聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、碳酰二胺的一中或幾種，按照混合粉末總體積的5-30％進行添加；粘結(jié)劑為PVA(聚乙烯醇)、PAM(聚丙烯酰胺)或者酚醛樹脂，總量按照混合粉末總質(zhì)量的5-10％進行添加；活化劑為高碳鉻鐵粉末、Fe基自熔性合金粉末、SiC粉末、B₄C粉末、Ti₂O粉末中的一種或幾種，按照混合粉末總質(zhì)量的2-7％進行添加。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述表層復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：通過改變分層模具和EPS發(fā)泡模具的幾何尺寸，調(diào)整預(yù)制體的尺寸進而調(diào)整表層復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)，獲得具有不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的復(fù)合材料，以適用于 不同尺寸和不同使用工況的工件；其中，預(yù)制體的直徑為5-30mm、預(yù)制體高度h為5-50mm、界面過渡區(qū)層數(shù)n為2-6、界面過渡區(qū)層間距d為1-5mm、預(yù)制體間距l(xiāng)為5-30mm。