一种优化碳化钨颗粒增强铁基复合材料界面方法技术

本发明专利技术涉及一种优化碳化钨颗粒增强铁基复合材料界面方法，包括获取碳化钨颗粒增强铁基复合材料，其碳化钨颗粒增强铁基复合材料包括复合层；将制备好的复合层加工成特定形状，并车光，清洗表面，然后将所述复合层放置模具中，浇铸45钢液，浇铸量和复合层质量比为10:1至14:1，浇铸温度为1748‑1848k，实现45钢液和复合层的冶金结合，制备所述碳化钨颗粒增强铁基表层复合材料；将所述碳化钨颗粒增强铁基表层复合材料进行热处理工艺，淬火温度为1138‑1218k，保温20‑60min，空冷，回火温度为798‑998k，保温1‑3h，空冷。该技术方案制备的复合材料耐磨性能好，表面形貌质量高，致密度高，耐磨层厚度均匀，使用要求不受限制。

【技术实现步骤摘要】
一种优化碳化钨颗粒增强铁基复合材料界面方法
本专利技术涉及耐磨复合材料制备领域，尤其涉及一种优化碳化钨颗粒增强铁基复合材料界面方法。
技术介绍
在工业生产及日常生活中，不同物体之间发生摩擦进而产生磨损现象是普遍存在的。比如盾构刀具、矿山机械、农业机械以及掘进设备中的一些零部件易受到土壤、砂石、矿石等各种研磨体和物料的磨损，每年要损耗大量耐磨材料。日常生活中的一些工具如手机、电脑和手表等外壳易受划伤，也需要一定的耐磨性能。近二十年来，发达国家对机电设备的摩擦磨损状况调查的结果令人震惊，每年因磨损失效而造成的损失约上千亿美元，我国因磨损而消耗的耐磨钢铁件达200万吨。因此，研究如何提高材料表面的耐磨性能、从而提高零部件的使用寿命具有重要的经济意义和社会意义。由于具有高温耐磨性能和良好的韧性，碳化钨颗粒增强铁基复合材料逐渐作为耐磨材料应用于工业领域。目前，制备碳化钨颗粒增强铁基复合材料的方法有无压铸渗法、压力铸渗法、负压铸渗法以及离心铸渗法等，这些方法所制备的复合材料虽然提高了材料表面的耐磨性能，但是复合层的表面形貌质量差、厚度小且不均匀、致密度低等，限制了使用要求。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种优化碳化钨颗粒增强铁基复合材料界面方法，可以有效解决现有技术中的技术问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种优化碳化钨颗粒增强铁基复合材料界面方法，包括：获取碳化钨颗粒增强铁基复合材料，所述碳化钨颗粒增强铁基复合材料包括复合层；将制备好的复合层加工成特定形状，并车光，清洗表面，然后将所述复合层放置模具中，浇铸45钢液，浇铸量和复合层质量比为10:1至14:1，浇铸温度为1748k-1848k，实现45钢液和复合层的冶金结合，制备碳化钨颗粒增强铁基表层复合材料；将所述碳化钨颗粒增强铁基表层复合材料进行热处理工艺，淬火温度为1138-1218k，保温20-60min，空冷，回火温度为798-998k，保温1-3h，空冷。进一步地，所述获取碳化钨颗粒增强铁基复合材料主要是通过控制碳含量来优化碳化钨颗粒与基体界面，进而制备具有优异耐磨性能的碳化钨颗粒增强铁基复合材料，包括以下步骤：粉末准备：按照计算的成分称重碳化钨颗粒和混合粉；混粉：将所述各种粉末放入球磨机的混粉罐中进行球磨，使所述碳化钨颗粒与所述混合粉混合均匀；放电等离子烧结：将所述混合均匀的粉末装入石墨磨具内，采用放电等离子烧结设备进行放电等离子烧结，将所述混合均匀的粉末进行烧结致密化处理。进一步地，，所述将所述各种粉末放入球磨机的混粉罐中进行球磨时球磨机与粉末的质量比为8:1至12:1，球磨速度为200-400rad/min，球磨时间为1-3h。进一步地，所述采用放电等离子烧结设备进行放电等离子烧结的烧结温度为1268-1298k，烧结压力为40-60MPa，烧结保温时间为4-6min。进一步地，所述碳化钨颗粒的尺寸选取20-30μm。进一步地，所述碳化钨颗粒含量选取25vol％-42vol％。进一步地，所述混合粉包括97-98wt％的纯铁粉末、0.8-2.4wt％的碳和1-2wt％的铜粉。进一步地，所述碳化钨颗粒加入所述混合粉的方法采用原位合成法。进一步地，所述碳化钨颗粒增强铁基表层复合材料包括碳化钨颗粒、碳化钨与基体界面、表层复合层、过渡层和基材，所述过渡层包括宏观界面。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于，本专利技术提出的一种优化碳化钨颗粒增强铁基复合材料界面方法是通过控制碳含量来优化碳化钨颗粒与基体界面，进而制备具有优异耐磨性能的碳化钨颗粒增强铁基复合材料。然后将碳化钨颗粒增强铁基复合材料中的复合层加工成特定形状，并车光，清洗表面，并放置模具中，浇铸45钢液，浇铸量和复合层质量比为10:1至14:1，浇铸温度为1748k-1848k，实现45钢液和复合层的冶金结合，其中浇铸量和复合层质量比为10:1至14:1时，复合层几乎不受高温影响，得到良好的界面组织，从而能够提高碳化钨颗粒增强铁基复合材料的耐磨性能，其耐磨性能远超过马氏体耐磨钢。碳化钨颗粒增强铁基表层复合材料进行热处理工艺，淬火温度为1178k，保温40min，空冷，回火温度为898k，保温2h，空冷，使得45钢液达到最佳的使用性能且耐磨层的性能没有降低。与现有技术相比，使用该技术方案制备的复合材料耐磨性能好，表面形貌质量高，致密度高，耐磨层厚度均匀，使用要求不受限制。进一步地，碳化钨颗粒和混合粉放入球磨机中进行球磨，使碳化钨颗粒和混合粉混合均匀，然后将混合均匀的粉末放入石墨磨具内采用放电等离子烧结设备进行放电等离子烧结，从而可以得到放电等离子烧结工艺制备的碳化钨颗粒增强铁基复合材料，放电等离子烧结工艺具有烧结时间短、烧结温度低等特点，制备的复合材料分布均匀并保持原始形态，可有效防止制备过程中碳化钨颗粒的溶解，从而能够节省时间，节约能源，提高碳化钨颗粒增强铁基复合材料的耐磨性能。附图说明图1为本专利技术所述优化碳化钨颗粒增强铁基复合材料界面方法的流程示意图；图2为本专利技术所述碳化钨颗粒增强铁基复合材料结构示意图；图3为本专利技术所述碳化钨颗粒增强铁基表层复合材料不同烧结温度下的致密度与硬度。具体实施方式为了使本专利技术的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本专利技术作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面参照附图来描述本专利技术的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本专利技术的技术原理，并非在限制本专利技术的保护范围。需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，还需要说明的是，在本专利技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。请参阅图1所示，其为本专利技术所述优化碳化钨颗粒增强铁基复合材料界面方法流程示意图，本专利技术提供一种优化碳化钨颗粒增强铁基复合材料界面方法，包括：获取碳化钨颗粒增强铁基复合材料，所述碳化钨颗粒增强铁基复合材料包括复合层；将制备好的复合层加工成特定形状，并车光，清洗表面，然后将所述复合层放置模具中，浇铸45钢液，浇铸量和复合层质量比为10:1至14:1，浇铸温度为1748k-1848k，实现45钢液和复合层的冶金结合，制备碳化钨颗粒增强铁基表层复合材料，其中浇铸量和复合层质量比为10:1至14:1时，复合层几乎不受高温影响，得到良好的界面组织，所述将制备好的复合层加工成特定形状根据制备复合材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种优化碳化钨颗粒增强铁基复合材料界面方法，其特征在于，包括：/n获取碳化钨颗粒增强铁基复合材料，所述碳化钨颗粒增强铁基复合材料包括复合层；/n将制备好的复合层加工成特定形状，并车光，清洗表面，然后将所述复合层放置模具中，浇铸45钢液，浇铸量和复合层质量比为10:1至14:1，浇铸温度为1748k-1848k，实现45钢液和复合层的冶金结合，制备碳化钨颗粒增强铁基表层复合材料；/n将所述碳化钨颗粒增强铁基表层复合材料进行热处理工艺，淬火温度为1138-1218k，保温20-60min，空冷，回火温度为798-998k，保温1-3h，空冷。/n

【技术特征摘要】
1.一种优化碳化钨颗粒增强铁基复合材料界面方法，其特征在于，包括：
获取碳化钨颗粒增强铁基复合材料，所述碳化钨颗粒增强铁基复合材料包括复合层；
将制备好的复合层加工成特定形状，并车光，清洗表面，然后将所述复合层放置模具中，浇铸45钢液，浇铸量和复合层质量比为10:1至14:1，浇铸温度为1748k-1848k，实现45钢液和复合层的冶金结合，制备碳化钨颗粒增强铁基表层复合材料；
将所述碳化钨颗粒增强铁基表层复合材料进行热处理工艺，淬火温度为1138-1218k，保温20-60min，空冷，回火温度为798-998k，保温1-3h，空冷。


2.根据权利要求1所述的优化碳化钨颗粒增强铁基复合材料界面方法，其特征在于，所述获取碳化钨颗粒增强铁基复合材料主要是通过控制碳含量来优化碳化钨颗粒与基体界面，进而制备具有优异耐磨性能的碳化钨颗粒增强铁基复合材料，包括以下步骤：
粉末准备：按照计算的成分称重碳化钨颗粒和混合粉；
混粉：将所述各种粉末放入球磨机的混粉罐中进行球磨，使所述碳化钨颗粒与所述混合粉混合均匀；
放电等离子烧结：将所述混合均匀的粉末装入石墨磨具内，采用放电等离子烧结设备进行放电等离子烧结，将所述混合均匀的粉末进行烧结致密化处理。


3.根据权利要求2所述的优化碳化钨颗粒增强铁基复合材料界面方法，其特征在于，所述将所述各种粉末放入球磨机的混粉罐中进行球磨时球...

【专利技术属性】
技术研发人员：张展展，宁家庆，周枫林，孙晓，廖海洋，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43