陶瓷颗粒金属复合材料预制体及陶瓷金属复合耐磨件的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷金属复合材料预制体的制备方法，按照如下步骤制备：(1)、将粘接剂、碳化物陶瓷粉末与合金粉末混合均匀，然后压成薄板，烘干，破碎成0.1‑2mm的预制颗粒坯体；(2)、将步骤(1)的预制颗粒坯体和陶瓷颗粒、粘接剂混合制成多孔陶瓷预制体，烘干。还提供了一种陶瓷金属复合材料耐磨件的制备方法，将权利要求上述陶瓷金属复合材料预制体置于型腔中，浇铸金属液成形后获得陶瓷颗粒局部增强金属复合耐磨件。该方法能够通过调整预制颗粒坯体的粒径和种类，在金属基体中形成一定尺寸和种类的弥散硬质相，从而与原始外加陶瓷颗粒发挥协同效应，不但降低复合材料的制备难度，而且极大提高了复合材料的耐磨性。

Preparation method of ceramic particle metal composite preform and ceramic metal composite abrasion proof piece

The invention discloses a preparation method of ceramic metal composite material preform, prepared according to the following steps: (1), adhesive, carbide ceramic powder and alloy powder mixed evenly, and then pressed into sheet, drying, crushing into prefabricated blank 2mm 0.1 particles; (2) and step (1) prefabricated particles body and ceramic particles, adhesive mixture made of porous ceramic preforms, drying. Also provides a ceramic metal composite wear-resistant parts preparation method, the claim of the ceramic metal composite preform is arranged in a cavity, casting liquid metal forming to obtain ceramic particles reinforced metal composite wear-resistant parts. This method can adjust the prefabricated blank particle size and type, the formation of a certain size and type of the dispersion of hard phase in the metal matrix, and thus play a synergistic effect with the original plus ceramic particles, preparation of composite materials not only reduce the difficulty, but also greatly improve the wear resistance of the composites.

【技术实现步骤摘要】
陶瓷颗粒金属复合材料预制体及陶瓷金属复合耐磨件的制备方法
本专利技术涉及一种陶瓷金属复合材料预制体的制备方法，本专利技术还涉及一种陶瓷金属复合耐磨件的制备方法，属于金属基复合材料

技术介绍
磨损是预制件产生失效的一种最基本的类型，目前普遍存在于冶金，矿山、火电、机械、水泥、煤矿等许多行业。这造成了原材料的极大浪费和能源的巨大的消耗，据不完全统计，我国每年消耗金属耐磨材料高达500万吨以上。可见提高机械设备及零部件的耐磨性能，可以有效减少能源的消耗，也可以提高劳动生产率。针对上述情况，有人提将金属和陶瓷制成复合材料，陶瓷金属复合材料是将陶瓷的高耐磨、高硬度性能和金属材料的韧性结合起来的一种新型复合材料。现在我国使用的金属陶瓷复合材料，主要通过国外进口，我国生产的金属陶瓷复合材料，其性能在现阶段与进口产品相比，还有一定的差距。不论国内还是国外的金属陶瓷复合材料，其主要工艺原理是依靠陶瓷颗粒增强金属材料的方法制造。目前，陶瓷增强金属复合材料的预制体的制备方法普遍采用将陶瓷颗粒和金属粉末和粘接剂等混合或直接将陶瓷颗粒与粘接剂混合，然后压制成型，然后烧结得到预制体。然后将预制体放入铸型中，浇铸基体金属液，得到耐磨件。这样制得的陶瓷预制体，不利于金属液在陶瓷预制体中的渗透，预制体使用的厚度不大。不利于陶瓷颗粒的均匀分布，耐磨性能差。
技术实现思路
针对现有的问题，本专利技术的目的在于提供一种陶瓷金属复合材料预制体的制备方法，本专利技术还提供一种陶瓷金属复合耐磨件的制备方法，有利于陶瓷颗粒的均匀分布，加大陶瓷颗粒的粒度选择空间，有利于金属液在陶瓷预制体中的渗透，提高预制体使用的厚度，提高耐磨件的耐磨性。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种陶瓷金属复合材料预制体的制备方法，按照如下步骤制备：(1)、将粘接剂、碳化物陶瓷粉末与合金粉末混合均匀，然后压成薄板，烘干，破碎成0.1-2mm的预制颗粒坯体；(2)、将步骤(1)的预制颗粒坯体和陶瓷颗粒、粘接剂混合制成多孔陶瓷预制体，烘干。采用上述方案，我们将碳化物颗粒和合金粉末制成预制颗粒坯体，由于预制颗粒坯体填充于陶瓷颗粒间隙，可以任意比例调节陶瓷颗粒体积分数，陶瓷颗粒分散更均匀，陶瓷颗粒尺寸的选择范围更宽。由于预制颗粒坯体的热反应有助于金属液在陶瓷预制体中的渗透,可提高预制体使用的厚度，预制颗粒坯体经过热反应(热反应指坯体材料中陶瓷粉与合金粉由高温条件引发生成弥散硬质相的反应)后形成一定尺寸和种类的弥散硬质相分布于金属基体中，复合区陶瓷颗粒间的金属耐磨性得到大幅提升，能够更有效地支撑陶瓷颗粒，与原始外加陶瓷颗粒发挥协同效应，使陶瓷颗粒完全发挥其性能优势，进而使复合材料的整体耐磨性得到大幅提升，并且降低复合材料的制备难度。上述方案中：步骤(1)中，所述碳化物粉末为碳化硼、碳化硅中的一种或两者的任意比例混合物，粒度为2～50μm。上述方案中：步骤(1)中，所述合金粉末为钛铁粉、钛粉、钨铁粉、铬铁粉中的一种几种任意比例混合物，粒度为50～100μm。上述方案中：所述粘接剂为酚醛树脂、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、硅溶胶、硅酸钠中的一种或几种任意比例混合物。上述方案中：所述粘结剂、碳化物陶瓷粉末与合金粉末按质量比为3～60:200:800～1600，将它们放入球磨机中机械混合，混合时间8-12h。保证充分混合均匀。上述方案中：步骤(1)中，混合后的物料压实，然后在50～300MPa的压力下压成5～10mm薄板，并置于烘箱中，在80～150℃下保温2～4小时充分烘干，使用对辊破碎机将薄板破碎成预制颗粒坯体。上述方案中：步骤(2)中，所述陶瓷颗粒为氧化物、碳化物和氮化物中的一种或几种任意比例颗粒混合物，粒度为0.1～3mm。在这个区间的颗粒大小比较合适，最能体现陶瓷的性能，更有利于发挥陶瓷颗粒的性能优势。陶瓷颗粒为碳化硅、碳化钨、碳化钛、氮化硅、氧化锆、氧化铝、ZTA陶瓷颗粒中的至少一种。上述方案中：步骤(2)中，所述粘结剂的量为预制颗粒坯体和陶瓷颗粒总重量的3-10％。陶瓷颗粒和预制颗粒坯体的体积比例为任意比，实际应用中可根据现场环境和粘结剂品质适量调整。优选陶瓷颗粒和预制颗粒坯体的总体积为预制体型腔总体积的60％左右，也就是说，陶瓷颗粒和预制颗粒坯体不将预制体型腔填满，从而得到多孔陶瓷颗粒，有利于金属液渗透到预制体中，增强其结合强度。为了实现上述第二目的，本专利技术的技术方案为：一种陶瓷金属复合材料耐磨件的制备方法，将上述陶瓷金属复合材料预制体置于型腔中，浇铸金属液成形后获得陶瓷颗粒局部增强金属复合耐磨件。上述方案中：浇注的金属液为高铬铸铁、合金钢、高锰钢中的一种或几种任意比例混合物。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过将将碳化物颗粒和合金粉末制成预制颗粒坯体，然后再和陶瓷颗粒制成预制件，预制颗粒坯体填充于陶瓷颗粒间隙，陶瓷颗粒分散更均匀，选择范围更广，预制颗粒坯体在金属基体中形成一定尺寸和种类的弥散硬质相，从而与原始外加陶瓷颗粒发挥协同效应，不但降低复合材料的制备难度，而且极大提高了复合材料的耐磨性。附图说明图1为实施例1-5的复合材料耐磨性比较结果图。图2为本专利技术制得的耐磨件剖面图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的描述：实施例1：一种陶瓷金属复合材料耐磨件的制备方法，按照如下步骤制备：(1)、将粘接剂聚乙烯醇、粒度为2～50μm的碳化硅陶瓷粉末与粒度为50～100μm的铬铁粉按照重量比3:200:800放入球磨机中机械混合，混合时间8-12h。(2)、混合后的物料压实，然后在50～300MPa的压力下压成5～10mm薄板，并置于烘箱中，在80～150℃下保温2～4小时充分烘干，使用对辊破碎机将薄板破碎成预制颗粒坯体，然后过筛，取粒径0.1-2mm之间的预制颗粒坯体。(3)、将预制颗粒坯体、粒度为0.1～3mm的氧化铝陶瓷颗粒、粘接剂聚乙烯醇混合制成多孔陶瓷预制体，粘接剂的量为预制颗粒坯体和陶瓷颗粒总量的5％，预制颗粒坯体和陶瓷颗粒的体积比为3:3，预制颗粒坯体和陶瓷颗粒的体积和为预制体型腔体积的60％。然后置于80-150℃烘箱中保温2-4h烘干。(4)、将制得的多孔陶瓷预制体置于砂型型腔中，浇铸金属液高铬铸铁，成型后获得陶瓷颗粒局部增强金属复合耐磨件。实施例2一种陶瓷金属复合材料耐磨件的制备方法，按照如下步骤制备：(1)、将粘接剂聚乙烯醇、粒度为2～50μm的碳化硼陶瓷粉末与粒度为50～100μm的钨铁粉按照重量比3:200:800放入球磨机中机械混合，混合时间8-12h。(2)、混合后的物料压实，然后在50～300MPa的压力下压成5～10mm薄板，并置于烘箱中，在80～150℃下保温2～4小时充分烘干，使用对辊破碎机将薄板破碎成预制颗粒坯体，然后过筛，取粒径0.1-2mm之间的预制颗粒坯体。(3)、将预制颗粒坯体、粒度为0.1～3mm的氧化铝陶瓷颗粒、粘接剂聚乙烯醇混合制成多孔陶瓷预制体，粘接剂的量为预制颗粒坯体和陶瓷颗粒总量的5％，预制颗粒坯体和陶瓷颗粒的体积比为3:3，预制颗粒坯体和陶瓷颗粒的体积和为预制体型腔体积的60％。然后置于80-150℃烘箱中保温2-4h烘干。(4)、将制得的多孔陶瓷预制体置于砂型型腔中，浇铸金属液高铬铸铁，成型后获得陶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷金属复合材料预制体的制备方法，其特征在于：按照如下步骤制备：(1)、将粘接剂、碳化物陶瓷粉末与合金粉末混合均匀，然后压成薄板，烘干，破碎成0.1‑2mm的预制颗粒坯体；(2)、将步骤(1)的预制颗粒坯体和陶瓷颗粒、粘接剂混合制成多孔陶瓷预制体，烘干。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷金属复合材料预制体的制备方法，其特征在于：按照如下步骤制备：(1)、将粘接剂、碳化物陶瓷粉末与合金粉末混合均匀，然后压成薄板，烘干，破碎成0.1-2mm的预制颗粒坯体；(2)、将步骤(1)的预制颗粒坯体和陶瓷颗粒、粘接剂混合制成多孔陶瓷预制体，烘干。2.根据权利要求1所述陶瓷金属复合材料预制体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述碳化物粉末为碳化硼、碳化硅中的一种或两者的任意比例混合物，粒度为2～50μm。3.根据权利要求1或2所述陶瓷金属复合材料预制体的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述合金粉末为钛铁粉、钛粉、钨铁粉、铬铁粉中的一种或几种任意比例混合物，粒度为50～100μm。4.根据权利要求3所述陶瓷金属复合材料预制体的制备方法，其特征在于：所述粘接剂为酚醛树脂、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、聚丙烯酰胺、硅溶胶、硅酸钠中的一种或几种任意比例混合物。5.根据权利要求4所述陶瓷金属复合材料预制体的制备方法，其特征在于：所述粘结剂、碳化物陶瓷粉末与合金粉末按质量比为3～60:200:800～16...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟元全，侯占东，温放放，黄东风，欧成忠，
申请(专利权)人：重庆罗曼新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50