[發明專利]TiC高錳鋼復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010098407.8
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111185591B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 林濤;袁佳昀
• 申請（專利權）人: 北京科技大學廣州新材料研究院
• 主分類號: B22F1/10
• 分類號: B22F1/10;B22F1/12;B22F3/10;C22C33/02;C22C38/04;C22C38/08;C22C38/12
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 向薇

本發明涉及一種TiC高錳鋼復合材料及其制備方法。該TiC高錳鋼復合材料的原料包括原料包括A料和B料，A料和B料的質量比為10?40：60?90；其中，A料由包括以下質量比的原料燒結而成:質量比為95?105：7?10的粉末材料和粘結劑；所述粉末材料的原料質量百分比為：TiC 70?95％和高錳鋼5?30％；B料包括以下質量百分比的原料：TiC 30?40％和高錳鋼60?70％。本發明的TiC高錳鋼復合材料在高沖擊下具有良好的強度、韌性和耐磨性。

技術領域

本發明涉及粉末冶金制造領域，特別是涉及一種TiC高錳鋼復合材料及其制備方法。

背景技術

TiC高錳鋼復合材料是陶瓷TiC與金屬高錳鋼之間形成的一種復合材料，傳統上稱之為鋼結硬質合金，或鋼結合金。這種材料的硬度、耐磨性、強度和韌性介于傳統硬質合金和高速鋼之間，因此它的出現填補了硬質合金和鋼之間的空白。

相比于采用WC作為硬質相的鋼結硬質合金，TiC基鋼結硬質合金具有以下獨特的優點：(1)Ti資源豐富，TiC制備工藝簡單，成本低廉；(2)在燒結的過程中，晶粒長大的傾向性小，在高溫條件下能發生塑性變形，具有優良的使用性能；(3)TiC基鋼結硬質合金的硬度明顯高于WC基鋼結硬質合金，熱穩定性更佳，具有良好的抗高溫氧化性能；(4)碳含量能在較大的范圍內波動，在成分上具有靈活性；(5)TiC密度(4.90g/cm³)僅為WC的1/3，對應用于高速運轉的耐磨部件和在運載車輛與航空飛行器上使用的耐磨件方面優勢明顯。

TiC高錳鋼復合材料在工業上主要通過鑲鑄工藝和電焊工藝來進行應用，即將TiC高錳鋼鋼結硬質合金鑲鑄在耐磨構件的工作面上和將小塊TiC高錳鋼鋼結硬質合金焊接在鋼構件上，實現在建材行業和采礦工業中的應用，如大型粉碎機錘頭和工程鉆機鉆頭。但是，現有的TiC高錳鋼鋼結硬質合金仍存在高沖擊下強度、韌性不足、耐磨性不高的技術問題。

發明內容

發明人發現，傳統的TiC高錳鋼復合材料，在沖擊較高時，由于韌性不足導致斷裂破損，使材料磨損率大大加快。而提高TiC含量，盡管可以增加耐磨性，但是強度和韌性都會下降。

基于此，本發明的目的之一是提供一種在高沖擊下強度好、韌性好、耐磨性好的TiC高錳鋼復合材料的制備方法。

具體技術方案如下：

一種TiC高錳鋼復合材料，原料包括A料和B料，A料和B料的質量比為10-40：60-90；

其中，

A料由包括以下質量比的原料燒結而成:質量比為100：7-10的粉末材料和粘結劑；所述粉末材料的原料質量百分比為：TiC 70-95％和高錳鋼5-30％；

B料包括以下質量百分比的原料：TiC 30-40％和高錳鋼60-70％。

本發明的另一目的是提供一種上述的TiC高錳鋼復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)A料的制備：將A料原料中的所述TiC、高錳鋼和粘結劑混合，干燥造粒后壓制成塊，燒結，破碎，過篩，得A料；

(2)B料的制備：將B料原料中的所述TiC和高錳鋼混合，得B料；

(3)將所得A料、所得B料與助劑混合，干燥造粒，壓制成形，燒結。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

本發明通過制備高TiC含量的A料顆粒，這些顆粒分布均勻在B料中，形成硬度高、耐磨性高的局部區域，再通過與B料的其他組分配合，使得復合材料具備高硬度和耐磨性的同時不會降低其強度和韌性，最終制備得到了在高沖擊力下硬度、耐磨性、強度和韌性等性能均十分優異的TiC高錳鋼復合材料。