本发明专利技术公开了基于凝胶注模成型技术制备多层复合不锈钢的方法。该方法在去离子水中加入甲基丙稀酸羟乙酯与三缩四乙二醇双丙稀酸酯混合物、水溶性高分子材料、过硫酸胺，制成单体溶液；将至少两种不锈钢粉末分别加入所述单体溶液中，制成至少两种不锈钢粉-单体混合物；将一种不锈钢粉-单体混合物浇注到模具中，制成不锈钢凝胶坯；再将至少另一种不锈钢粉-单体混合物浇注到模具中凝胶坯的表面，依次逐层添加不锈钢粉-单体混合物，加热制成多层不锈钢生坯；烧结制成多层不锈烧结坯。本发明专利技术利用凝胶注模成型工艺制备多层复合不锈钢生坯，成型工艺简单，生产过程无噪音，对环境无污染；所得材料具有好的综合力学性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多层复合金属材料成型加工
，特别是涉及一种。
技术介绍
随着社会的进步和人民生活水平的提高，人们对于日用品的要求已不仅仅限于其功能性，对外形的美观、装饰性以及对健康的影响等方面的要求也日益提高。厨房刀具是最常用的日用品之一，厨房环境中的水、蒸汽、盐、酸等极易造成金属材料的腐蚀，普通碳钢厨刀很快就变得锈迹斑斑，不仅影响美观，而且铁锈的过量摄入会对人的肝脏造成损害。马氏体不锈钢刀具由于具有高的硬度、耐磨性以及优良的耐蚀性，可长期保持靓丽的外观，又避免了铁锈对人体健康的损害，正逐步走进越来越多的家庭。不锈钢刀具材料的发展，是兼顾耐蚀性与提高刀具材料的强度、硬度、耐磨性、韧性的过程。现在的马氏体不锈钢刀具材料已经从最初的Crl3型不锈钢发展到高碳高铬不锈钢、多层复合不锈钢，以及粉末冶金不锈钢等。多层复合不锈钢刀具材料，是兼顾实用性与装饰性发展的新型不锈钢材料。材料由多层不同成分的合金层组成，合金成分包括高碳不锈钢(7Crl7型，9Crl8型)、低中碳马氏体不锈钢(2Crl3型?4Crl3型)等，由于不同成分合金的耐蚀性差异，经抛光腐蚀后呈现出黑白间隔的美丽条纹，给不锈钢刀具增加了装饰性和观赏性。现有制备多层复合不锈钢刀具材料的方法包括:(I)爆炸焊接-轧制复合法；(2)轧制复合法；(3)浇铸-轧制复合法。爆炸焊接-轧制复合法是将炸药的化学能转换为机械能使金属材料连接的一种有效方法。利用炸药的高速引爆和冲击作用，使被焊接金属表面形成一层薄的塑性变形区，并熔化和微扩散，从而实现两层金属的焊接。将经过爆炸焊合的复合板作为原料进行热轧，最终获得大幅面的复合板、带。轧制复合法是通过轧机的压力使金属复合的方法，是生产复合板的一种较普遍的方法，目前世界上80%的复合板是采用轧制复合法生产的。轧制复合法可分为热轧复合法和冷轧复合法，是让两种表面洁净的金属相互接触，通过加热和塑性变形使原子间高度扩散作用达到连续的冶金结合的复合方法。其基本原理是:在轧机的强大压力条件下，有时伴以热作用，使组元层表面氧化皮破碎，并在整个金属截面内产生塑性变形，在破碎后露出的新鲜金属表面处形成组元层间的原子键合和榫扣结合。浇铸-轧制技术的基本工艺是利用离心浇铸技术制备出不同成分的多层合金复合管坯，然后利用轧制技术获得多层复合不锈钢板。由于不同合金层是利用熔融-浇铸技术连接，界面实现了完全冶金结合。浇铸-轧制技术的主要特点是生产的复合不锈钢界面结合强度高，方便生产大尺寸的复合板。现有制备多层复合不锈钢刀具材料的方法主要存在以下不足:(I)爆炸焊接-轧制复合法由于射流的作用使复合界面呈波浪形，而且产量、生产率及成材率都比较低，产品质量差，尺寸精度低。同时由于炸药的存放、爆破地点的选择、噪音的处理、人身安全的保障及对环境污染严重等一系列问题而使得该法不易被推广使用。(2)轧制复合法对轧制时首道次的压下量要求高，需要使用大吨位的压机，设备投资大。加工前需对两层金属间的结合面进行洁净化处理、抽真空、快速焊接，工艺复杂。(3)浇铸-轧制技术含量高，需要控制的工艺因素包括模具涂层、浇铸温度、模具转速等，工艺复杂，离心浇铸多层合金时熔融合金中的杂质难以排除，易于形成较多夹杂物。铸坯加工量大，材料利用率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决上述现有技术中存在的不足之处，提供。本专利技术通过如下技术方案实现:，包括如下步骤:第一步，以重量份数计，将10份?50份的甲基丙稀酸羟乙酯与I份三缩四乙二醇双丙稀酸酯混合，制成混合物；在100份去离子水中加入5份?30份所述混合物、I份?20份水溶性高分子材料、0.17份?2份过硫酸胺，制成单体溶液；第二步，将至少两种不锈钢粉末分别加入所述单体溶液中，制成至少两种不锈钢粉-单体混合物；以重量份数计，每种不锈钢粉末为95份?97份，每种不锈钢粉末加入的单体溶液为3份?5份；第三步，将一种不锈钢粉-单体混合物浇注到模具中，加热至60°C?70°C，保温I小时?2小时，制成不锈钢凝胶坯；再将至少另一种不锈钢粉-单体混合物浇注到模具中凝胶坯的表面，加热至60°C?70°C，保温I小时?2小时，依次逐层添加不锈钢粉-单体混合物，加热至60?70°C，保温I?2小时，制成多层不锈钢凝胶坯；第四步，将多层不锈钢凝胶坯加热至80°C?100°C，保温2小时?8小时，制成多层不锈钢生坯；第五步，将多层不锈钢生坯在1200°C?1400°C烧结10小时?20小时，制成多层不锈钢烧结坯。优选地，所述水溶性高分子材料为聚氧化乙烯或聚乙烯吡咯烷酮。所述不锈钢粉为2Crl3、3Crl3、4Crl3、7Crl7、8Crl7 或 9Crl8。凝胶注模成型是美国橡树岭国家实验室于二十世纪九十年代初期为降低陶瓷成型加工成本而专利技术的一种陶瓷粉末精密成型新技术。由于此技术在制备近净尺寸的大截面或形状复杂的陶瓷部件方面所具有的不可比拟的优越性，近十多年来受到国内、外陶瓷成型研究机构和企业的普遍关注，已广泛应用于各种陶瓷粉末和非陶瓷粉末的成型。用凝胶注模成型技术进行多层不锈钢生坯的成型具有以下优点:(I)无需使用炸药，无噪声、环境污染，工艺简单；(2)可以减少设备投资，凝胶注模注成型不需要大吨位的压机、大吨位轧机、熔炼炉和离心铸机；(3)材料利用率高。但是凝胶注模成型技术目前主要用于单一成分均质陶瓷的成型，尚无有关利用凝胶注模成型技术进行多层陶瓷或多层金属(合金)成型的报导。本专利技术通过单体溶液的开发并配合不同层级保温条件的控制，利用凝胶注模成型技术，采用将不同合金粉与单体混合后逐层浇铸的方法，使不同成分的不锈钢粉末叠层分布，利用单体聚合反应形成的高分子“骨架”使粉末保持固定形状和固定位置，经过脱水干燥后形成具有较高强度和一定致密度的不锈钢粉末叠层分布的坯体，成功实现了多层不同成分不锈钢坯体的成型。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点和有益效果:1、利用凝胶注模成型技术制备多层复合不锈钢生坯，成型工艺简单，无需使用炸药，生产过程无噪音，对环境无污染。2、设备条件要求低、投资小，生产过程无需大吨位压机、大吨位轧机、熔炼炉、离心烧铸设备。3、利用凝胶注模成型技术制备多层复合不锈钢生坯无需进行机械加工，材料利用率高。【附图说明】图1为实施例1的4Crl3/7Crl7双层钢烧结坯的金相显微图。图2为实施例3的8Crl7/3Crl3/7Crl7/2Crl3/9Crl8五层钢生坯的宏观形貌图。【具体实施方式】为更好地理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1第一步，以重量份数计，将10份甲基丙稀酸羟乙酯与I份三缩四乙二醇双丙稀酸酯混合，制成混合物；在100份去离子水中加入5份所述的混合物、I份聚氧化乙烯、0.5份过硫酸胺，充分混合均匀，制成单体溶液；第二步，以重量份数计，将97份7Crl7粉末加入3份第一步制得的单体溶液中，制成7Crl7粉-单体混合物；将95份4Crl3粉末加入5份第一步制得的单体溶液中，制成4Crl3粉-单体混合物；第三步，将7Crl7粉-单体混合物浇注到模具中，加热至70°C，保温I小时，制成7Crl7凝胶坯；将4Crl3粉-单体混合物浇注到模具中7Crl7凝胶坯表面，加热至本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于凝胶注模成型技术制备多层复合不锈钢的方法，其特征在于包括如下步骤：第一步，以重量份数计，将10份～50份的甲基丙稀酸羟乙酯与1份三缩四乙二醇双丙稀酸酯混合，制成混合物；在100份去离子水中加入5份～30份所述混合物、1份～20份水溶性高分子材料、0.17份～2份过硫酸胺，制成单体溶液；第二步，将至少两种不锈钢粉末分别加入所述单体溶液中，制成至少两种不锈钢粉‑单体混合物；以重量份数计，每种不锈钢粉末为95份～97份，每种不锈钢粉末加入的单体溶液为3份～5份；第三步，将一种不锈钢粉‑单体混合物浇注到模具中，加热至60℃～70℃，保温1小时～2小时，制成不锈钢凝胶坯；再将至少另一种不锈钢粉‑单体混合物浇注到模具中凝胶坯的表面，加热至60℃～70℃，保温1小时～2小时，依次逐层添加不锈钢粉‑单体混合物，加热至60～70℃，保温1～2小时，制成多层不锈钢凝胶坯；第四步，将多层不锈钢凝胶坯加热至80℃～100℃，保温2小时～8小时，制成多层不锈钢生坯；第五步，将多层不锈钢生坯在1200℃～1400℃烧结10小时～20小时，制成多层不锈钢烧结坯。
【技术特征摘要】
1.基于凝胶注模成型技术制备多层复合不锈钢的方法，其特征在于包括如下步骤: 第一步，以重量份数计，将10份?50份的甲基丙稀酸羟乙酯与I份三缩四乙二醇双丙稀酸酯混合，制成混合物；在100份去离子水中加入5份?30份所述混合物、I份?20份水溶性高分子材料、0.17份?2份过硫酸胺，制成单体溶液； 第二步，将至少两种不锈钢粉末分别加入所述单体溶液中，制成至少两种不锈钢粉-单体混合物；以重量份数计，每种不锈钢粉末为95份?97份，每种不锈钢粉末加入的单体溶液为3份?5份； 第三步，将一种不锈钢粉-单体混合物浇注到模具中，加热至60°C?70V，保温I小时?2小时，制成不锈钢凝胶坯；再将至少另一种不锈钢...
【专利技术属性】
技术研发人员：车晓舟，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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