一种粉末烧结双层材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种粉末烧结双层材料及其制备方法，制备方法为：分别配制表层粉末和基体层粉末，表层粉末中铝含量为0.01

【技术实现步骤摘要】
一种粉末烧结双层材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于粉末冶金烧结材料领域，尤其是涉及一种粉末烧结双层材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]粉末冶金工艺作为常见的金属成型方式，具有很多优点，比如可以压制成最终尺寸的压坯，不需要或少使用机械加工，用这种方法生产金属的损耗只有1％
‑
5％，而一般的机械加工成型则会耗损金属的80％；粉末冶金工艺特别适合对统一形状数量众多的产品进行生产，它可以极大降低生产成本，节约原材料。
[0003]为了充分发挥粉末冶金材料的功能，研发人员设计开发了双层粉末冶金材料。申请号为CN202111552612.8的专利文献，公开了一种铁基双层烧结材料及其制备方法，主要是通过控制表层粉末的铜含量大于基体层粉末的铜含量，烧结过程中，表层中的铜会有部分进入基体中，使表层形成更高的孔隙率，基体层形成更高的密度。金属的膨胀系数，因其成分、温度范围等不同，会存在差异，公开资料显示，一般认为铜的线膨胀系数为17.0μm/(m.k)，铁的线膨胀系数:10
‑
12μm/(m.k)，显然铜的膨胀系数明显大于铁的膨胀系数。CN202111552612.8文献中的双层材料，由于表层和基体的铜含量不一样，在烧结过程中，铜的膨胀系数和铁的膨胀系数存在较大差别，导致烧结出来的双层材料，表面发生变形，变形量较大，平面度较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种粉末烧结双层材料及其制备方法，以减少双层材料在烧结过程的变形。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种粉末烧结双层材料的制备方法，所述双层烧结材料包括基体层和表层，所述双层烧结材料的制备方法包括以下步骤：
[0007](1)制备粉末：分别配制表层粉末和基体层粉末，所述表层粉末为铁基材料，铝含量为0.01
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0.5％；进一步优选的，所述表层粉末中铝含量为0.1～0.3wt％；所述基体材料为铁基材料，铝含量为0
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0.01％，基体层粉末中的铝含量小于表层粉末的铝含量；所述表层粉末和基体层粉末中包括润滑剂、粘结剂，还包括铜、石墨、钼、镍中的一种或多种。
[0008](2)压制压坯：模具在使用前作退磁处理，先称取表层粉末，填充到模具型腔中并铺平；然后称取基体层粉末填充到已经填充有表层粉末的模具型腔中，并铺平；然后进行压制成型制备得到压坯；
[0009](3)烧结处理：将压坯放置在高温炉中，进行烧结处理，得到铁基双层烧结材料。优选的，所述烧结处理的温度为1080℃
‑
1150℃，压坯放置时按照基体层朝下、表层朝上的位置放置；所述加热设备为高温炉。所述的高温炉可以为网带式烧结炉。
[0010]本专利技术的第二个目的是提供一种铁基双层烧结材料，所述铁基双层烧结材料是采
具体实施方式
[0019]下面结合实施例对本专利技术作进一步详细描述。
[0020]实施例1
[0021](1)制备粉末：表层粉末，配比为：1.5％铜、0.2％铝、0.5％石墨、0.7％硬脂酸锌、0.06％锭子油，余量为铁；基体层粉末，配比为：1.5％铜、0.5％石墨、0.7％硬脂酸锌、0.06％锭子油，余量为铁，其中硬脂酸锌为润滑剂，锭子油为粘结剂。
[0022](2)压制压坯：模具在使用前作退磁处理，先称取表层粉末10.0g，填充到模具型腔中并铺平，模具型腔尺寸然后称取28.0g基体层粉末填充到已经填充有表层粉末的模具型腔中，并铺平；然后进行压制成型制备得到压坯；控制压坯的密度为6.7
±
0.05g/cm3；
[0023](3)烧结处理：将压坯放置在高温炉中，压坯放置时按照基体层朝下、表层朝上的位置放置；进行烧结处理，烧结处理的温度为1100℃，氮氢气氛(氢含量15
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18vt％)下烧结40min，得到铁基双层烧结材料。
[0024]实施例2
[0025]与实施例1相比，不同的是：
[0026]表层粉末，配比为：1.5％铜、0.01％铝、0.5％石墨、0.7％硬脂酸锌、0.06％锭子油，余量为铁。
[0027]实施例3
[0028]与实施例1相比，不同的是：
[0029]表层粉末，配比为：1.5％铜、0.5％铝、0.5％石墨、0.7％硬脂酸锌、0.06％锭子油，余量为铁。基体层粉末，配比为：1.5％铜、0.01％铝、0.5％石墨、0.7％硬脂酸锌、0.06％锭子油，余量为铁，
[0030]对比例1
[0031]与实施例1相比，不同的是：
[0032]表层粉末配比为：10％铜、0.5％石墨、0.7％硬脂酸锌、0.06％锭子油，余量为铁。
[0033]对比例2
[0034]与实施例1相比，不同的是：
[0035]表层粉末，配比为：1.5％铜、0.7％铝、0.5％石墨、0.7％硬脂酸锌、0.06％锭子油，余量为铁。
[0036]本申请中，实施例和对比例，一次制备20个试样，备用，然后对试样，进行检测。烧结后试样的变形量采用百分表检测，具体为：先把试样的基体层朝下，平放在水平工作台上面；再把百分表固定在支架上，检测头竖直朝下，在试样表层移动，检测表层的高度差，记录最高点和最低点，计算出的差值即是变形量，检测结果如表2。
[0037]空隙率检测采用GB/T 5163，检测表层和基体层的空隙率，分别在表层侧和基体侧，使用线切割制取1.2mm薄层，检测结果如表3所示。
[0038]材料的物理性能，本申请选择使用表观硬度进行表示。表层材料的表观硬度检测，采用GB/T 9097
‑
2016《烧结金属材料(不包括硬质合金)表观硬度和显微硬度的测定》，每个试样检测6个检测点，然后取平均值，检测结果如表4所示。
[0039]表2实施例和对比例中材料的变形量检测结果(单位：mm)
[0040][0041][0042]表3实施例和对比例中材料的空隙率检测结果(单位：％)
[0043][0044]表4实施例和对比例中表层材料的硬度检测结果(单位：HRB)
[0045] 试样1试样2试样3试样4试样5实施例155.254.855.355.755.1实施例256.656.056.956.857.1实施例351.552.852.352.151.7对比例154.854.355.254.955.0对比例237.239.632.538.930.9
[0046]从表2可以看出，实施例1的变形量明显小于对比例1，从表3可以看出，在基体材料相同的情况下，实施例1中含量1.5％铜、0.2％铝的表层材料，与对比例1含量10％铜的表层材料，最终获得的表层材料的空隙率是相同的。
[0047]从表4可以看出，实施例2、实施例1、实施例3，铝含量在0.01
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0.5％范围内，随着铝含量的增加，表层硬度略微减小，同一实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粉末烧结双层材料的制备方法，所述双层烧结材料包括基体层和表层，其特征在于，所述粉末烧结双层材料的制备方法包括以下步骤：(1)制备粉末：分别配制表层粉末和基体层粉末，所述表层粉末为铁基材料，且铝含量为0.01
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0.5％；所述基体层粉末为铁基材料，所述基体层粉末中的铝含量小于表层粉末中的铝含量；(2)压制压坯：将表层粉末填充到模具型腔中并铺平；将基体层粉末填充到已经填充有表层粉末的模具型腔中，并铺平；然后进行压制成型制备得到压坯；(3)烧结处理：对压坯进行烧结处理，得到铁基双层烧结材料。2.根据权利要求1所述的粉末烧结双层材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述表层粉末中铝含量为0.1～0.3wt％。3.根据权利要求1所述的粉末烧结双层材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述基体层粉末中的铝含量为0
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0.01％。4.根据权利要求1所述的粉末烧结双层材料的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李其龙，章宇翔，徐伟，
申请(专利权)人：合肥波林新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：