本申请涉及陶瓷增强材料领域，公开了一种陶瓷增强复合材料及其应用以及增材制造方法和产品。本申请选择铁基、镍基、铝基以及钛基的金属材料与特定陶瓷材料复合为陶瓷增强复合材料，通过增材制造技术对金属基材进行增材，相对于使用碳化钨和高速钢陶瓷增强复合材料能够显著的减弱开裂倾向，提高韧性，可充分发挥耐磨层的耐磨性，广泛应用于钢铁、冶金、模具等领域。等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷增强复合材料及其应用以及增材制造方法和产品
[0001]本申请涉及陶瓷增强材料领域，尤其涉及一种陶瓷增强复合材料及其应用以及增材制造方法和产品。
技术介绍
[0002]在钢铁、冶金、模具等领域，磨损是造成材料损失和能源浪费的主要原因之一。随着现代工业的高速发展，在许多恶劣工况下，单纯的钢铁金属材料已无法满足使用要求。陶瓷颗粒增强金属基复合材料具有高强度、高硬度和高耐磨性等优点，是解决复杂恶劣工况材料失效问题的有效途径之一。
[0003]陶瓷增强相具有高硬度、高强度和高弹性模量等优异性能，常见陶瓷包括碳化物陶瓷，氧化物陶瓷，氮化物陶瓷以及复合陶瓷等，其中碳化钨陶瓷因其各方面综合性能均较好，故作为增强相在工业领域被广泛应用。但是，由于陶瓷颗粒和基体材料热膨胀系数的差异、陶瓷/金属界面强度差、反应产物脆性较大等原因，颗粒增强复合材料的塑韧性相对于基体金属显著降低，在承受冲击载荷的条件下容易发生断裂而出现早期失效，导致其耐磨性能无法得到有效利用，极大地限制了其应用与发展。
[0004]Ye等采用铸渗法制备了不同体积分数的V8C7增强Fe基复合材料，随着增强相体积分数的增加，复合材料的硬度呈增大趋势，而冲击韧性由8.1J/cm2降至4.7J/cm2，当增强相体积分数低于24％时，耐磨性随V8C7含量增加而增强，而当体积分数超过24％时，颗粒的破碎和微裂纹的产生导致耐磨性下降。其他研究结果也表明，随着WC含量的增加，复合材料的硬度和耐磨性均呈增大趋势，但韧性呈下降趋势，导致在三体冲击磨损条件下的耐磨性远远低于二体摩擦磨损。从以上研究的结果来看，陶瓷颗粒增强金属基复合材料能够显著提高基体硬度，一定程度上提高耐磨性。但是，随着陶瓷颗粒比例的增加，复合材料冲击韧性严重下降，导致磨损过程中出现颗粒破碎甚至基体开裂，耐磨性反而呈现下降趋势。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，本申请的目的在于提供一种高体积分数陶瓷增强复合材料，使得所述陶瓷增强复合材料能够在50％以上高陶瓷含量的情形下，通过增材制造的耐磨层获得较优异的韧性，在具有良好耐磨性能的同时，减少耐磨层开裂倾向；
[0006]本申请的目的在于提供一种高体积分数陶瓷增强复合材料，使得所述陶瓷增强复合材料能够显著提高耐磨层硬度；
[0007]本申请的另外一个目的在于提供上述陶瓷增强复合材料在制备耐磨层和增材制造中的相关应用；
[0008]本申请的另外一个目的在于提供基于上述陶瓷增强复合材料的增材制造方法、耐磨层以及含有该耐磨层的金属产品。
[0009]为了解决上述技术问题/达到上述目的或者至少部分地解决上述技术问题/达到上述目的，本申请提供了一种陶瓷增强复合材料，包括陶瓷材料和金属材料，所述陶瓷材料
选自碳化物、氮化物、氧化物和硼化物中的一种或两种以上。优选地，所述陶瓷材料选自碳化物或氧化物。
[0010]在本申请某些实施方式中，所述陶瓷增强复合材料的粒径在(40
‑
150)μm
±
5μm；可选地，所述粒径为40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm或150μm。
[0011]本申请陶瓷增强复合材料中的金属材料为铝基金属材料、铁基金属材料、镍基金属材料或钛基金属材料；
[0012]其中，可选地，所述铝基金属材料为纯铝和/或铝合金；在本申请某些实施方式中，铝合金为AlSi10Mg铝合金；在本申请另外一些实施方式中，所述AlSi10Mg铝合金具有表1所示化学成分：
[0013]表1AlSi10Mg铝合金化学成分(wt％)
[0014] FeMgMnCuSiAlAlSi10Mg0.14
‑
0.550.40
‑
0.45≤0.01≤0.0510
‑
11Bal.(余量)
[0015]可选地，所述铁基金属材料为纯铁和/或铁合金；在本申请某些实施方式中，所述铁合金为0Cr18Ni9铁合金(简称304)或H13钢；在本申请另外一些实施方式中，所述0Cr18Ni9铁合金具有表2所示化学成分：
[0016]表2 0Cr18Ni9铁合金化学成分(wt％)
[0017] CCrNiMnSiFe0Cr18Ni9＜0.08＜18.5＜9.4＜1.82＜0.91Bal.(余量)
[0018]所述H13钢具有表3所示化学成分：
[0019]表3H13钢化学成分(wt％)
[0020] CCrMoSiVFeH13钢0.32
‑
0.454.17
‑
5.501.10
‑
1.750.80
‑
1.200.80
‑
1.20Bal.(余量)
[0021]可选地，所述钛基金属材料包括纯钛和/或钛合金；在本申请某些实施方式中，所述钛合金为Ti
‑
6Al
‑
4V钛合金(简称TC4)；在本申请另外一些实施方式中，所述Ti
‑
6Al
‑
4V钛合金具有表4所示化学成分：
[0022]表4Ti
‑
6Al
‑
4V钛合金化学成分(wt％)
[0023] AlFeVCNHOTiTi
‑
6Al
‑
4V5.5
‑
6.8＜0.303.5
‑
4.5＜0.30＜0.05＜0.015＜0.20Bal.(余量)
[0024]可选地，所述镍基金属材料包括纯镍和/或镍合金；在本申请某些实施方式中，所述镍合金为Ni20Cr；在本申请另外一些实施方式中，所述Ni20Cr镍合金具有表5所示化学成分：
[0025]表5Ni20Cr镍合金化学成分(wt％)
[0026] CrNiNi20Cr20Bal.(余量)
[0027]在本申请某些实施方式中，所述陶瓷材料的体积百分比≥50％；在另外一些实施方式中，所述陶瓷材料的体积百分比≥60％；在另外一些实施方式中，所述陶瓷材料的体积百分比为60
‑
94％；所述陶瓷材料的体积百分比，可具体选自50％、60％、65％、70％、78％、
82％、89％或94％。
[0028]可选地，所述陶瓷材料选自元素周期表中过渡金属的碳化物、氮化物、氧化物和硼化物的中一种或两种以上，所述过渡金属为元素周期表中第三副族至第二副族，以及第四周期至第七周期范围内的金属，包括钪(Sc)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锌(Zn)、钇(Y)、锆(Zr)、铌(Nb)、钼(Mo)、锝(Tc)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、银(Ag)、镉(Cd)、镧系(La
‑
Lu)、铪(Hf)、钽(Ta)、钨(W)、铼(Re)、锇(Os)、铱(Ir)、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种陶瓷增强复合材料，其特征在于，包括陶瓷材料和金属材料，所述陶瓷材料选自碳化物、氮化物、氧化物和硼化物的中一种或两种以上。2.根据权利要求1所述陶瓷增强复合材料，其特征在于，所述金属材料为铝基金属材料、铁基金属材料、镍基金属材料或钛基金属材料。3.根据权利要求1所述陶瓷增强复合材料，其特征在于，所述陶瓷材料选自元素周期表中过渡金属的碳化物、氮化物、氧化物和硼化物的中一种或两种以上。4.根据权利要求1或3所述陶瓷增强复合材料，其特征在于，所述陶瓷材料的体积百分比≥50％。5.根据权利要求4所述陶瓷增强复合材料，其特征在于，所述陶瓷材料的体积百分比≥60％。6.根据权利要求5所述陶瓷增强复合材料，其特征在于，所述陶瓷材料的体积百分比为60
‑
94％。7.根据权利要求3所述陶瓷增强复合材料，其特征在于，所述过渡金属为元素周期表中第四周期至第六周期的过渡金属。8.根据权利要求7所述陶瓷增强复合材料，其特征在于，所述过渡金属为元素周期表第四周期至第六周期的第四副族至第六副族的过渡金属。9.根据权利要求8所述陶瓷增强复合材料，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：恒普宁波激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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