本发明专利技术公开了一种覆有预涂覆SiC-Fe基合金层的复合材料及其制备方法，其中覆有预涂覆SiC-Fe基合金层的复合材料是在钢基材的表面覆有预涂覆SiC-Fe基合金层；所述钢基材为含碳量0.2-0.7wt%的碳素钢或合金钢；预涂覆SiC-Fe基合金层的原料为预涂覆SiC粉和铁基自溶性合金粉；预涂覆SiC粉为表面覆有反应阻挡层的SiC粉，其中反应阻挡层的质量为预涂覆SiC粉质量的5-40%。本发明专利技术预涂覆SiC-Fe基合金复合涂层具备界面反应小，组织中SiC增强颗粒损伤小，硬度高，耐磨性好，成本低，性价比高等优良性能，可以明显提高基材钢的表面性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种。
技术介绍
颗粒增强金属基复合材料不仅具有金属塑性好的特点，而且同时具有陶瓷颗粒硬度高、耐磨性好的优点，从而显示出单一金属或陶瓷颗粒所不可比拟的优异性能。通过表面工程技术，如热喷涂、等离子堆焊、激光熔覆等在工件表面制备一层具有高耐磨性要求的颗粒增强金属基复合涂层，可以明显提高其使用性能、延长其服役寿命。国内外也有采用表面涂敷合金或复合材料的方法，但涂敷的复合材料通常是WC-钢复合材料、TiC-钢复合材料、硬质合金等价格昂贵的复合材料。除了具有成本高的缺点之外，还有一些其他不足，如WC-钢复合材料中的WC易溶解于基体中，增加基体含碳量并形成鱼骨状碳化物和桥接相，使熔覆层脆性明显增加、性能下降；TiC与钢基体的润湿性较差，界面结合较弱且易偏聚， 使用过程中易脱落；硬质合金中粘接相少，复合材料涂层脆性很大，且其以Co作为粘接相，与钢基体相比不可热处理，无法通过热处理调节其涂层性能以达到更好地与基底材料配合的效果。SiC作为一种价格低廉，性能优异的增强颗粒，已经很好适用于对轻金属合金基体的增强，如Al，Ti，Mg。表面工程领域，已经通过激光熔射等方法实现了 SiC增强轻金属合金基体涂层的研制，在增强轻金属的耐磨性上起到了很大作用。但SiC与铁族金属由于反应活性很大，如果不能采取合理措施控制SiC与铁族金属间的界面反应，则难以复合。
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种硬度高、耐磨、耐蚀、成本低的。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案本专利技术覆有预涂覆SiC-Fe基合金层的复合材料，其特征在于在钢基材的表面覆有预涂覆SiC-Fe基合金层；所述钢基材为含碳量O. 2-0. 7wt%的碳素钢或合金钢；所述预涂覆SiC-Fe基合金层的原料为预涂覆SiC粉和铁基自溶性合金粉；所述预涂覆SiC粉为表面覆有反应阻挡层的SiC粉，其中反应阻挡层的质量为预涂覆SiC粉质量的5-40% ;所述反应阻挡层是SiC粉与Ti粉混合后于真空度10-2-10_3MPa、1000-1200°C下煅烧l_3h得到的反应阻挡层；所述铁基自溶性合金粉为C, Cr, B, Si, Fe,其它金属和非金属兀素；所述其它金属和非金属元素为包括Ti、Ni、Nb、V、Zr、RE、N、H、O、Al、Cu、W、Co、Ta、Mg、Ca、Zn、K、Y、Sn、Pb、Ba 中的一种或多种；所述预涂覆SiC-Fe基合金层的原料按质量百分比构成为预涂覆SiC粉5_30%，CO. 1-0. 6%, Cr 9. 0-17. 1%，B O. 5-3%, Si 0_2%，其他金属和非金属元素 0-3. 0%，余量为 Fe。所述预涂覆SiC粉的粒径为106-150 μ m ；所述铁基自溶性合金粉的粒径为45-109 μ m。所述预涂覆SiC粉是按以下方法制备得到的将SiC粉与Ti粉混合，在真空度I(Γ2-1(T3MPa、1000-1200°C下煅烧l_3h，因Ti粉粒径较小，之后通过过筛将SiC粉与多余的Ti粉分离，得到表面覆有反应阻挡层的SiC粉。本专利技术覆有预涂覆SiC-Fe基合金层的复合材料的制备方法，其特征在于将预涂覆SiC粉和铁基自溶性合金粉经两个送粉器分别同时送粉，经等离子喷焊涂敷于钢基材表面，形成复合熔覆层，使其与钢基材结合。等离子喷焊的工艺参数设置如下电流120-140A，行走速度 80-100mm/min，摆动频率 20-25111^1,摆动宽度 18_22mm， 铁基自溶性合金粉送粉速度25-35g/min，预涂覆SiC粉送粉速度7_10g/min，等离子气体Ar3_7L/min,送粉气体 Ar 3_7L/min,保护气体 Ar 10_15L/min。诸多工件工作时受到强烈的摩擦磨损，要求其表面必须有高的耐磨性。SiC是一种廉价的硬质相，维氏硬度33400MPa，SiC颗粒分散分布于钢基体中，钢基体起到粘结SiC颗粒和支撑的作用，SiC颗粒起到强化、硬化和抗磨的作用，该类复合材料具有较高的耐磨性。在SiC-钢复合材料的烧结法制备过程中，由于SiC与钢在熔化温度下长时间反应，SiC与钢之间的界面上生成较厚的反应层，使结合面脆化，性能差。本专利技术SiC经过涂覆，表面反应层与钢之间的界面反应小，既能保护SiC，又使界面层厚度适宜，结合牢固，复合涂层性能较好。本专利技术制造工件表面覆层分为两步首先将Ti粉与SiC粉煅烧，生成TiC、Ti5Si3等包裹于SiC颗粒表面，该层置于Fe-SiC界面间，在后续的制备过程中充当反应障碍层，能起到保护SiC的作用，防止颗粒过度损伤和完全分解。等离子喷焊的方法具有熔化速度快，高温停留时间短，界面反应较少，且气氛保护可防止氧化、脱碳、夹杂等缺陷产生的优点，且设备相对便宜，因此选此方法制备复合涂层。表面熔敷的复合材料的性能也取决于复合材料中作为粘结相的钢的成分。本专利技术所制备的表面熔敷的复合材料中作为粘结相的钢中加入了适当的合金元素，具体分析如下C的含量在O. 20-0. 60wt% (重量百分比，下同)之间，可保证钢基体相有好的强度、韧性的配合，使其可以支撑SiC粒子和保证复合材料韧性；13%及以上的Cr可以提高钢的耐蚀性、耐热性、强度，能较明显提高钢的冲击韧性，可提高钢的抗氧化性；B，Si降低合金熔点和熔池表面张力、提高熔池流动性、改善熔池润湿性，提高涂层表面成型性，还能起到脱氧造渣的作用；Mo、Ti、V可细化晶粒，Ni能大大提高钢的淬透性和耐蚀性，Mn能提高合金硬度，RE可净化、细化晶粒，改善SiC与钢的界面结合。相对于国内外使用的整体耐磨工件，本专利技术由于将SiC复合材料熔敷于碳素钢或低合金钢基材表面，钢基材合金兀素少，成本低，熔敷层较薄，且SiC和Fe基合金价廉,所以，制成的金属表面颗粒增强复合熔覆层成本低，性价比高。相对于金属表面颗粒增强Fe基合金复合熔覆层中性能较好的WC-Ni基合金复合熔覆层，本专利技术由于采用SiC作为硬质相、Fe基合金作为基体，成本明显降低。相对于基体仅含有不足3. 0%的Cr、未加入少量B的SiC复合熔覆层，本专利技术由于采用含有9. O 17. 1%的Cr (折合成熔覆层中SiC外的基体中Cr重量百分含量为13 18%)、0. 5 3%的B的基体，具有高的耐蚀性、耐热性和表面成形性的优点。与已有技术相比，本专利技术的有益效果体现在I、本专利技术复合材料中以SiC颗粒为硬质相颗粒组成SiC-钢复合材料涂层，SiC具有强化、硬化、提高耐磨性的作用，钢基体具有粘接硬质相颗粒，保证材料的韧性、强度、可热处理性和可加工性的作用。与已有技术中WC-钢复合材料、TiC-钢复合材料等表面熔敷材料相比，具有成本低廉、原材料丰富、节约贵重金属的特点。2.本专利技术复合材料制备中，为解决SiC-Fe合金之间反应活性大的问题，采用Ti粉对SiC进行涂覆处理，在SiC表面形成致密的由化合物组成的反应障碍层，对SiC保护效果好，可完全阻止与Fe基体界面反应，复合熔覆层组织中SiC能保存完好。而现有技术未能解决SiC与Fe的反应分解，进而尺寸缩小或消失，并改变基体合金成分的问题。3、本专利技术复合材料采用热喷涂或热喷焊或激光熔敷等表面涂敷方法涂敷于基材表面，使其与基材结合，工艺简单、成本低。具体实施例方式以下通本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.覆有预涂覆SiC-Fe基合金层的复合材料，其特征在于在钢基材的表面覆有预涂覆SiC-Fe基合金层；所述钢基材为含碳量O. 2-0. 7wt%的碳素钢或合金钢； 所述预涂覆SiC-Fe基合金层的原料为预涂覆SiC粉和铁基自溶性合金粉； 所述预涂覆SiC粉为表面覆有反应阻挡层的SiC粉，其中反应阻挡层的质量为预涂覆SiC粉质量的5-40% ;所述反应阻挡层是SiC粉与Ti粉混合后于真空度10-2-10_3MPa、1000-1200°C下煅烧l_3h得到的反应阻挡层； 所述铁基自溶性合金粉为C, Cr, B, Si, Fe,其它金属和非金属兀素； 所述其它金属和非金属元素为包括Ti、Ni、Nb、V、Zr、RE、N、H、O、Al、Cu、W、Co、Ta、Mg、Ca、Zn、K、Y、Sn、Pb、Ba 中的一种或多种； 所述预涂覆SiC-Fe基合金层的原料按质量百分比构成为预涂覆SiC粉5-30%，CO. 1-0. 6%, Cr 9. 0-17. 1%，B O. 5-3%, Si 0_2%，其他金属和非金属元素 0-3. 0%，余量为 Fe。2.根据权利要求I所述的覆有预涂覆SiC-...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜晓东，宋自力，王金甲，高振，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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