一种稀土合金复合材料及制备方法技术

一种稀土合金复合材料及制备方法，主要步骤是将铁、碳、铜、钼、铬、稀土元素等按照特定比例研磨混合，再通过压力成型设备进行压制，然后在高温中进行烧结，在保护气体中进行热处理，制得稀土合金复合材料，本发明专利技术的优点是采用合理的原料配比，通过稀土及氧化物在抗氧化性、晶粒细化方面的作用，同时结合固溶强化和弥散强化机理，获得均匀且致密的复合材料，通过烧结淬火一体工艺，然后回火处理，保证产品的硬度和其他力学性能，与传统配方及工艺比较，产品致密度高、强度硬度提升，产品质量稳定，性能有较大幅度提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及粉末冶金领域，具体涉及一种稀土合金复合材料及制备方法。
技术介绍
粉末冶金制品是采用成形和烧结工艺将金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)制成材料和制品的工艺技术。它是冶金和材料科学的一个分支学科，高温熔点金属其熔炼温度相当高，传统铸造有困难, 而粉末冶金方法可以显著的降低其烧结活化能（如钨、锆、铬、钼等金属）,从而以较低的温度烧结成型，此外，粉末冶金因为采用粉末烧结，其材料本身具备一定的孔径，所以在制备多孔材料方面有着天然的优势，广泛应用于农业机械、汽车、机床、仪表、纺织、轻工等领域，铁基粉末冶金材料强度大、硬度大，可承受较高的载荷，耐磨性好，但噪声较大，耐蚀性较差，为使产品具有更高的强度、硬度和更好的耐磨、耐蚀，拓宽其使用范围，所以铁基粉末冶金材料改性及向多元合金强化发展，优化烧结工艺，提升烧结质量和材料综合性能就有很多报道，稀土元素加入合金能有效吸收球磨过程中和烧结时合金元素表面结合的氧，减少脱碳提高化合碳含量，稀土最后以氧化物形式存在，形成弥散强化效应，增加基体强度，但是碳含量的提高导致合金液相烧结形成的液膜对其它合金元素扩散有一定阻碍作用，使材料冲击性能降低。
技术实现思路
为了解决上述存在铁基粉末冶金的各项性能不能兼具的问题，本专利技术提供了一种稀土合金复合材料及制备方法，其中复合材料各组分质量百分比为：高纯铁粉：90-98%，石墨鳞片：0.5-0.8%，雾化铜粉：1.5-2.0%，金属锡粉：0.01-0.05%，碳化硅粉：0.03-0.15%，电解锰粉：0.1-0.3%，二硫化钼：0.1-0.5%，铬锆合金粉：0.3-2.5%，碳化硼：0.1-0.3%，稀土粉末：0.5-3%，助剂：0.3-0.8%。一种稀土合金复合材料及制备方法的主要制备步骤如下：（1）原料准备：根据稀土合金复合材料性能要求，确定组成比例称取如下组分材料：高纯铁粉：90-98%，石墨鳞片：0.5-0.8%，雾化铜粉：1.5-2.0%，金属锡粉：0.01-0.05%，碳化硅粉：0.03-0.15%，电解锰粉：0.1-0.3%，二硫化钼：0.1-0.5%，铬锆合金粉：0.3-2.5%，碳化硼：0.1-0.3%，稀土粉末：0.5-3%；（2）预处理：将高纯铁粉、雾化铜粉、金属锡粉、电解锰粉、铬锆合金粉在还原气氛中进行还原处理，时间为1-2小时，同时分别进行烘干处理，烘箱温度为80-200摄氏度，烘干时间为2-5小时，将石墨鳞片、碳化硅粉、二硫化钼、碳化硼、稀土粉末在50-80摄氏度的烘箱中烘干15-30小时；（3）组分混合：将上述烘干过的粉末依次加入粉料混合机，并进行充分搅拌混合，搅拌时间为2-6小时，然后加入0.3-0.8%的助剂，继续进行搅拌混合2-5小时；（4）预成型：将模具在120-200摄氏度下预热1.5-2.5小时，将混合均匀的粉末倒入预压模具，然后在50吨成型机进行压制，压力控制在500-650兆帕，压制时间0.5-2小时；（5）高温成型：将预成型的压制品从模具取出，将其置入带气体保护氛围的铁基烧结炉中进行烧结成型，同时在温度达到450-550摄氏度保温1.5-2.5小时，温度在650-750摄氏度保温1.5-2.5小时，最后将温度控制在1150-1280摄氏度，烧结2.5-4小时；（6）热处理：将烧结后的产品进行热处理，在830-850摄氏度，在0.5%-0.8%的碳势保护氛围中加热0.5-2小时，进行淬火，然后在180-260摄氏度回火0.5-2小时；（7）后处理：对上述已经热处理的产品去除毛刺，然后进行油浸处理。 本专利技术的有益之处在于：本专利技术主要在铁基粉末冶金元素基础上，增加了如铬、锆等耐磨性好的金属元素，通过适当的工艺，同时添加适量的稀土元素，降低烧结阻力，改变孔隙形态与分布，促进烧结体内孔球化，同时稀土元素集聚晶界和相界，还能产生固溶强化以及弥散强化效应，大大提升合金的性能，所制备的材料具有较强的耐磨、耐蚀性和硬度，同时还具高强度和耐冲击等特性。具体实施方式实施例1（1）原料准备：根据稀土合金复合材料性能要求，确定组成比例称取如下组分材料：高纯铁粉：96.81%，石墨鳞片：0.5%，雾化铜粉：1.5%，金属锡粉：0.01%，碳化硅粉：0.03%，电解锰粉：0.1%，二硫化钼：0.1%，铬锆合金粉：0.3%，碳化硼：0.1%，稀土粉末：0.55%，其中稀土粉末为氧化镧粉末，铬锆合金粉中铬粉、锆粉比例为1:9；（2）预处理：将高纯铁粉、雾化铜粉、金属锡粉、电解锰粉、铬锆合金粉在还原气氛中进行还原处理，时间为1小时，同时分别进行烘干处理，烘箱温度为80摄氏度，烘干时间为2小时，将石墨鳞片、碳化硅粉、二硫化钼、碳化硼、稀土粉末在50摄氏度的烘箱中烘干15小时；（3）组分混合：将上述烘干过的粉末依次加入粉料混合机，并进行充分搅拌混合，搅拌时间为2小时，然后加入0.3%的助剂，所述助剂为硬脂酸锌，继续进行搅拌混合2小时；（4）预成型：将模具在120摄氏度下预热1.5小时，将混合均匀的粉末倒入预压模具，然后在50吨成型机进行压制，压力控制在500兆帕，压制时间0.5小时；（5）高温成型：将预成型的压制品从模具取出，将其置入带气体保护氛围的铁基烧结炉中进行烧结成型，同时在温度达到450摄氏度保温1.5小时，温度在650摄氏度保温1.5小时，最后将温度控制在1150摄氏度，烧结2.5小时；（6）热处理：将烧结后的产品进行热处理，在830摄氏度，在0.5%的碳势保护氛围中加热0.5小时，进行淬火，然后在180摄氏度回火0.5小时；（7）后处理：对上述已经热处理的产品去除毛刺，然后进行油浸处理。 实施例2（1）原料准备：根据稀土合金复合材料性能要求，确定组成比例称取如下组分材料：高纯铁粉：90.6%，石墨鳞片：0.8%，雾化铜粉：2.0%，金属锡粉：0.05%，碳化硅粉：0.15%，电解锰粉：0.3%，二硫化钼：0.5%，铬锆合金粉：2.5%，碳化硼：0.3%，稀土粉末：2.8%，其中稀土粉末为氧化镧粉末，铬锆合金粉中铬粉、锆粉比例为1:9；（2）预处理：将高纯铁粉、雾化铜粉、金属锡粉、电解锰粉、铬锆合金粉在还原气氛中进行还原处理，时间为1小时，同时分别进行烘干处理，烘箱温度为80摄氏度，烘干时间为2小时，将石墨鳞片、碳化硅粉、二硫化钼、碳化硼、稀土粉末在50摄氏度的烘箱中烘干15小时；（3）组分混合：将上述烘干过的粉末依次加入粉料混合机，并进行充分搅拌混合，搅拌时间为2小时，然后加入0.8%的助剂，所述助剂为硬脂酸锌，继续进行搅拌混合2小时；（4）预成型：将模具在200摄氏度下预热1.5小时，将混合均匀的粉末倒入预压模具，然后在50吨成型机进行压制，压力控制在500兆帕，压制时间0.5小时；（5）高温成型：将预成型的压制品从模具取出，将其置入带气体保护氛围的铁基烧结炉中进行烧结成型，同时在温度达到450摄氏度保温1.5小时，温度在650摄氏度保温1.5小时，最后将温度控制在1150摄氏度，烧结2.5小时；（6）热处理：将烧结后的产品进行热处理，在830摄氏度，在0.8%的碳势保护氛围中加热0.5小时，进行淬火，然后在180摄氏度回火0.5小时；（7）后处理：对上述已经热处理的产品去除毛刺，然后进行油本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀土合金复合材料及制备方法，其特征在于，复合材料各组分质量百分比为：高纯铁粉：90‑98%，石墨鳞片：0.5‑0.8%，雾化铜粉：1.5‑2.0%，金属锡粉：0.01‑0.05%，碳化硅粉：0.03‑0.15%，电解锰粉：0.1‑0.3%，二硫化钼：0.1‑0.5%，铬锆合金粉：0.3‑2.5%，碳化硼：0.1‑0.3%，稀土粉末：0.5‑3%，助剂：0.3‑0.8%。

【技术特征摘要】
1.一种稀土合金复合材料及制备方法，其特征在于，复合材料各组分质量百分比为：高纯铁粉：90-98%，石墨鳞片：0.5-0.8%，雾化铜粉：1.5-2.0%，金属锡粉：0.01-0.05%，碳化硅粉：0.03-0.15%，电解锰粉：0.1-0.3%，二硫化钼：0.1-0.5%，铬锆合金粉：0.3-2.5%，碳化硼：0.1-0.3%，稀土粉末：0.5-3%，助剂：0.3-0.8%。2. 根据权利要求1所述的稀土合金复合材料及制备方法，其特征在于，主要制备步骤为：（1）原料准备：依据稀土合金复合材料性能要求，确定组成比例称取如下组分材料：高纯铁粉：90-98%，石墨鳞片：0.5-0.8%，雾化铜粉：1.5-2.0%，金属锡粉：0.01-0.05%，碳化硅粉：0.03-0.15%，电解锰粉：0.1-0.3%，二硫化钼：0.1-0.5%，铬锆合金粉：0.3-2.5%，碳化硼：0.1-0.3%，稀土粉末：0.5-3%；（2）预处理：将高纯铁粉、雾化铜粉、金属锡粉、电解锰粉、铬锆合金粉在还原气氛中进行还原处理，时间为1-2小时，同时分别进行烘干处理，烘箱温度为80-200...

【专利技术属性】
技术研发人员：程叙毅，
申请(专利权)人：芜湖三刀材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34