Ni-Al2O3复合材料近净成形方法技术

本发明专利技术提供了一种Ni‑Al2O3复合材料的近净成形方法，将羰基Ni粉、Al2O3、Y2O3和MgO球磨得到混合物料后与粘结剂混炼，得到混炼物料，混炼物料造粒后注射成形，得到成形试样，然后进行脱脂、冷等静压、热等静压烧结，得到Ni‑Al2O3复合材料，本发明专利技术通过采用球磨工艺、混炼工艺、注射工艺及注射后的脱脂工艺和冷等静压、热等静压烧结工艺制备Ni‑Al2O3复合材料，制得的Ni‑Al2O3复合材料致密度可达99.9％，维氏硬度1788HV，抗弯强度422MPa，断裂韧性5.9MPa·m

【技术实现步骤摘要】
Ni-Al2O3复合材料近净成形方法
本专利技术涉及金属陶瓷复合材料
，尤其涉及一种Ni-Al2O3复合材料的近净成形方法。
技术介绍
Al2O3是目前资源最丰富的陶瓷之一，具有强度高、电阻率高、电绝缘性好、硬度和熔点高、抗腐蚀性好、抗氧化性好、热膨胀系数小等基本属性，可以承受比金属材料和高分子材料更苛刻的工作环境，在机械、化工、医学、航空航天等领域发挥着重要的作用。但是由于脆性大、加工难度大等缺点，氧化铝的应用受到了很大的限制，而金属增韧氧化铝基复合材料拥有极大的应用空间。镍是应用最广泛的金属单质之一，具有极好的耐腐蚀性、韧性、延展性、导热性和导电性。镍的熔点为1453℃，属于中等熔点金属体系，相比低熔点金属，镍具有较好的高温性能，相比高熔点金属，镍在高强度时具有较好的韧性。将金属镍颗粒引入氧化铝陶瓷基体内，不仅能以多种方式阻碍基体裂纹的扩展，如裂纹的钝化、偏转、钉扎及金属粒子的拔出等，使得复合陶瓷的抗弯强度和断裂韧性得以提高，也改善了氧化铝陶瓷的烧结性能。现有技术中制备Ni-Al2O3金属陶瓷复合材料的方法是热压成型的方法，如刘勋等公开了用热压制备纳米Ni-Al2O3金属陶瓷粉末，Ni颗粒均匀分布在Al2O3基体中，有效地阻止了Al2O3基体晶粒的长大(参见《纳米Ni-Al2O3金属陶瓷粉末热压致密化过程》，刘勋等，中南大学学报(自然科学版),2004,35(1):21-25)；顾斯迪公开了以Al2O3和Ni(NO3)2·6H2O为初始原料，采用热压烧结制备Al2O3/Ni金属粒子增韧纳米复合陶瓷的方法(参见《Ni颗粒弥散增韧Al2O3基纳米复相陶瓷的制备与性能研究》，顾斯迪，清华大学，2004)。但是这些传统的压制成形制备金属陶瓷只能成形形状相对简单的零件，要生产异形零件还需通过后续的机械加工。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种Ni-Al2O3复合材料的近净成形方法，能够得到复杂形状的金属陶瓷零件，可用于纺织机械等领域。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种Ni-Al2O3复合材料的近净成形方法，包括以下步骤：(1)将羰基Ni粉、Al2O3、Y2O3和MgO球磨，得到混合物料；(2)将所述步骤(1)得到的混合物料与粘结剂混炼，得到混炼物料；(3)将所述步骤(2)得到的混炼物料造粒后注射成形，得到成形试样；(4)将所述步骤(3)得到的成形试样脱脂，得到脱脂胚体；(5)将所述步骤(4)得到的脱脂胚体进行冷等静压，得到冷等静压试样；(6)将所述步骤(5)得到的冷等静压试样进行热等静压烧结，得到Ni-Al2O3复合材料。优选地，所述步骤(1)中混合物料包括以下质量百分含量的组分：羰基Ni粉8～12％、Al2O387～91％、Y2O30.2～0.5％和MgO0.2～0.5％。优选地，所述步骤(2)中粘结剂包括以下质量百分含量的组分：60～70％的石蜡、8～12％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、18～22％的低密度聚乙烯和4～6％的硬脂酸。优选地，所述步骤(2)中混炼的温度为145～160℃，所述混炼的时间为1～2h。优选地，所述步骤(3)中注射成形的温度为140～160℃，所述注射成形的压力为80～100MPa，所述注射成形的时间为6～10s。优选地，所述步骤(4)中脱脂用脱脂溶剂的温度为30～60℃，所述脱脂的时间为1～9h。优选地，所述步骤(4)中的脱脂包括：将所述成形试样依次进行第一段热脱脂、第二段热脱脂、第三段热脱脂、第四段热脱脂和第五段热脱脂；所述第一段热脱脂为室温升温至200～220℃进行第一段保温，升温至所述第一段热脱脂的时间为150～180min，所述第一段保温的时间为50～70min；所述第二段热脱脂为200～220℃升温至340～370℃进行第二段保温，升温至所述第二段热脱脂的升温时间为180～220min，所述第二段保温的时间为50～70min；所述第三段热脱脂为340～370℃升温至415～435℃进行第三段保温，升温至所述第三段热脱脂的时间为105～125min，所述第三段保温的时间为50～70min；所述第四段热脱脂为415～435℃升温至490～510℃进行第四段保温，升温至所述第四段热脱脂的时间为65～85min，所述第四段保温的时间为50～70min；所述第五段热脱脂为490～510℃升温至200～220℃进行第五段保温，升温至所述第五段热脱脂的时间为50～70min，所述第五段保温的时间为20～30min。优选地，所述步骤(5)中冷等静压的压力为250～300MPa，所述冷等静压的时间为3～10min。优选地，所述步骤(6)中热等静压烧结的压力为150～200MPa，所述热等静压烧结的温度为1350～1450℃，所述热等静压烧结的时间为1～2h。优选地，所述步骤(6)中热等静压烧结完成后还包括：将得到的热等静压烧结试样冷却，所述冷却的速率为10～30℃/min。本专利技术提供了一种Ni-Al2O3复合材料的近净成形方法，将羰基Ni粉、Al2O3、Y2O3和MgO球磨得到混合物料后与粘结剂混炼，得到混炼物料，其中Y2O3和MgO作为烧结助剂，具有细化晶粒、促进烧结的作用，混炼物料造粒后注射成形，得到成形试样，然后进行脱脂、冷等静压、热等静压烧结，得到Ni-Al2O3复合材料，本专利技术通过采用球磨工艺、混炼工艺、注射工艺及注射后的脱脂工艺和冷等静压、热等静压烧结工艺来制备Ni-Al2O3复合材料，注射成形得到的成形试样无欠注、裂纹、飞边等缺陷，成形试样整体密度比较均匀，脱脂后的坯件无缺陷。本专利技术实施例的结果表明，本专利技术提供的方法得到的Ni-Al2O3复合材料零件的致密度可达99.9％，维氏硬度1788HV，抗弯强度422MPa，断裂韧性5.9MPa·m1/2，能够用于制备复杂形状的零件，满足各行各业对精密度高、结构复杂、体积小、韧性高及全致密零件的要求。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术Ni-Al2O3复合材料的近净成形方法的流程图；图2为本专利技术实施例1球磨后混合物料的扫描电镜谱图；图3为本专利技术实施例1混炼物料的扫描电镜谱图；图4为本专利技术实施例1脱脂胚体的扫描电镜谱图；图5为本专利技术实施例1冷等静压试样的图像；图6为本专利技术实施例1制得的Ni-Al2O3复合材料的扫描电镜谱图；图7为本专利技术实施例2制得的Ni-Al2O3复合材料的扫描电镜谱图；图8为本专利技术实施例3制得的Ni-Al2O3复合材料的扫描电镜谱图。具体实施方式本专利技术提供了一种Ni-Al2O3复合材料的近净成形方法，包括以下步骤：(1)将羰基Ni粉、Al2O3、Y2O3和MgO球磨，得到混合物料；(2)将所述步骤(1)得到的混合物料与粘结剂混炼，得到混炼物料；(3)将所述步骤(2)得到的混炼物料造粒后注射成形，得到成形试样；(4)将所述步骤(3)得到的成形试样脱脂，得到脱脂胚体；(5)将所述步骤(4)得到的脱脂胚体进行冷等静压，得到冷等静压试样；(6)将所述步骤(5)得到的冷等静压试样进行热等静压烧结，得到Ni-Al2O3复合材料。本专利技术将羰基Ni粉、Al2O3、Y2O3和MgO球磨，得到混合物料。本专利技术对所述羰基Ni粉、Al2O3、Y2O3和MgO的来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ni‑Al

【技术特征摘要】
1.一种Ni-Al2O3复合材料的近净成形方法，包括以下步骤：(1)将羰基Ni粉、Al2O3、Y2O3和MgO球磨，得到混合物料；(2)将所述步骤(1)得到的混合物料与粘结剂混炼，得到混炼物料；(3)将所述步骤(2)得到的混炼物料造粒后注射成形，得到成形试样；(4)将所述步骤(3)得到的成形试样脱脂，得到脱脂胚体；(5)将所述步骤(4)得到的脱脂胚体进行冷等静压，得到冷等静压试样；(6)将所述步骤(5)得到的冷等静压试样进行热等静压烧结，得到Ni-Al2O3复合材料。2.根据权利要求1所述的近净成形方法，其特征在于，所述步骤(1)中混合物料包括以下质量百分含量的组分：羰基Ni粉8～12％、Al2O387～91％、Y2O30.2～0.5％和MgO0.2～0.5％。3.根据权利要求1所述的近净成形方法，其特征在于，所述步骤(2)中粘结剂包括以下质量百分含量的组分：60～70％的石蜡、8～12％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、18～22％的低密度聚乙烯和4～6％的硬脂酸。4.根据权利要求1或3所述的近净成形方法，其特征在于，所述步骤(2)中混炼的温度为145～160℃，所述混炼的时间为1～2h。5.根据权利要求1所述的近净成形方法，其特征在于，所述步骤(3)中注射成形的温度为140～160℃，所述注射成形的压力为80～100MPa，所述注射成形的时间为6～10s。6.根据权利要求1所述的近净成形方法，其特征在于，所述步骤(4)中脱脂用脱脂溶剂的温度为30～60℃，所述脱脂的时间为1～9h。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的脱脂包括：将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔斌，尚峰，曹振伟，贺毅强，冯立超，李化强，
申请(专利权)人：江苏省海洋资源开发研究院连云港，
类型：发明
国别省市：江苏,32