一种铁铝碳化钛复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铁铝碳化钛复合材料的制备方法。本发明专利技术通过加入TiC陶瓷相来提高Fe3Al复合材料的硬度、强度和抗磨性能。复合材料具有优异的力学性能，硬度为4.70～11.50Gpa，弯曲强度为1000～1400MPa，压缩强度为1600～1900MPa，相对密度达到99％以上，同时具有优异的抗高温氧化，抗高温腐蚀，抗磨损等性能，是具有重要应用前景的高温结构材料。有望在航空、化工、以及在高温抗磨领域，如高温轴承、轴套、轴瓦、密封件等获得广泛应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术叙述了一种Fe3Al-TiC复合材料的制备方法，制备的复合材料具有较高的强度、硬度和优异的抗磨损性能，可以用作耐磨、耐高温和耐腐蚀的结构部件。
技术介绍
因为Fe3Al具有重量轻，比强度高，成本低(不含有战略性元素)，热膨胀系数低，良好的热稳定性和导热、导电性能，以及耐磨性能和高温条件下抗氧化性、抗腐蚀和硫蚀等一系列优点，而且原材料资源丰富、价格低，因而制备和生产Fe3Al基复合材料更经济且易于推广和应用，因此在近年来得到了普遍重视，有望成为新型的结构材料。但是Fe3Al材料不足的强度、低的室温韧性和高温抗蠕变性严重影响了 Fe3Al作为工程材料的应用。目前的一些研究表明合金化以及适当的热处理和表面处理技术，使合金的室温塑性有了大幅度的提高，Cr、Mo、Nb、W等元素的合金化也使合金在600°C下的强度得到了明显改善。其中加入Cr还能提高复合材料的抗腐蚀性。通过陶瓷增强可以弥补合金的高温强度低的不足，但是随着加入的陶瓷颗粒含量的增多又使得材料的室温塑性降低。CN02147653.5公开了一种原位合成Fe3AlCa5硬质相增强的FeAl基金属间化合物复合材料的制备方法。所制备的材料纯度高、组织致密、晶粒小等优点，并且由于硬质相Fe3AlCa5的添加，其强度、抗蠕变性和抗环境氢脆得到了提高。CN101818271A公开了一种通过热压烧结的方法制备Fe3AVAl2O3纳米复相陶瓷的制备方法。具体步骤是将Fe3Al含量为5 20%的粉末与Al2O3混合均匀后，置于真空热压烧结炉中，烧结温度1250°C 1400°C，压力2.5t，烧结时间为15 60分钟的条件下烧结成型，获得性能良好的复合材料。TiC具有高熔点、高硬度(20 30GPa)、耐热、耐腐蚀、低密度、低的化学反应活性，因此其适合作为复合材料增强相。硬质相TiC的添加可以显著提高Fe3Al基复合材料的强度、抗蠕变性、抗磨损性能等。采用双向热压烧结的方法制备复合材料，容易获得接近理论密度、气孔率接近于零的烧结体，容易得到细晶粒的组织，容易实现晶体的取向效应，因而容易得到良好力学性能的产品O
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供。本专利技术通过加入TiC陶瓷相来提高Fe3Al复合材料的硬度、强度和抗磨性能，从而能在高温、腐蚀和抗磨领域获得应用。，其特征在于分别称取质量百分数为50 85%的Fe3Al粉末，15 50%的TiC粉末，装入密封罐中，在球磨机中干混合4 8小时，控制转速为200 3 00r/min，得到Fe3Al-TiC复合粉末，将混合后的复合粉末装入石墨模具，置于真空热压烧结炉中进行热压成型烧结，升温速率为10 20°C /min，真空度为ICT1 10_3Pa，烧结温度为1250 1350°C，烧结压力为30 50MPa，烧结时间为30 45min，烧结完成后冷却至室温，得到块体Fe3Al-TiC复合材料。本专利技术采用的Fe3Al粉末的粒径为2 5 μ m。本专利技术采用的TiC粉末的粒径为50_100nm。采用排水法进行密度测试。维氏硬度测定条件为:载荷300g，加载持续时间10s。采用三点弯曲试验测定了材料的抗弯强度，试样尺寸为30mmX3mmX3mm,跨距为20mm,压头下移速度为0.5mm/min。压缩强度试样尺寸为(p3mmx3mm，压头下移速度为0.lmm/min。摩擦磨损试验是在球盘接触式SRV-1微动摩擦磨损试验机上进行的，盘为本专利技术的材料，尺寸为cp24mmx8mm，对偶为(plOmm的GCrl5钢球。载荷40N,滑动速率0.04m/s,振幅Imm,运行时间20分钟。复合材料具有优异的力学性能，硬度为4.70 11.50Gpa，弯曲强度为1000 1400MPa，压缩强 度为1600 1900MPa，相对密度达到99 %以上，同时具有优异的抗高温氧化，抗高温腐蚀，抗磨损等性能，是具有重要应用前景的高温结构材料。有望在航空、化工、以及在高温抗磨领域，如高温轴承、轴套、轴瓦、密封件等获得广泛应用。具体实施例方式实施例1:分别称取质量百分数Fe3Al粉末85%，TiC粉末15%，装入密封罐中，在球磨机中干混合4小时，其中转速为200r/min，得到Fe3Al与15% TiC的复合粉末，将混合后的复合粉末装入石墨模具，置于真空热压烧结炉中进行热压成型烧结，真空度为I X IO-1Pa,升温速率为10°C /min，烧结温度为1250°C，烧结压力为30MPa，烧结时间为30min。烧结完成后冷却至室温，取出材料，得到Fe3Al-15% TiC复合材料，材料性能在下表中给出。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁铝碳化钛复合材料的制备方法，其特征在于分别称取质量百分数为50～85％的Fe3Al粉末，15～50％的TiC粉末，装入密封罐中，在球磨机中干混合4～8小时，控制转速为200～300r/min，得到Fe3Al?TiC复合粉末，将混合后的复合粉末装入石墨模具，置于真空热压烧结炉中进行热压成型烧结，升温速率为10～20℃/min，真空度为10?1～10?3Pa，烧结温度为1250～1350℃，烧结压力为30～50MPa，烧结时间为30～45min，烧结完成后冷却至室温，得到块体Fe3Al?TiC复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种铁铝碳化钛复合材料的制备方法，其特征在于分别称取质量百分数为50 85%的Fe3Al粉末，15 50%的TiC粉末，装入密封罐中，在球磨机中干混合4 8小时，控制转速为200 300r/min，得到Fe3Al-TiC复合粉末，将混合后的复合粉末装入石墨模具，置于真空热压烧结炉中进行热压成型烧结，升温速率为10 20°C /m...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，刘维民，张兴华，毕秦岭，马吉强，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：