专利名称：一种金属复合材料的加工工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属复合材料的加工工艺，尤其涉及一种纤维增强金属基复合材 料的加工工艺。
背景技术：
金属复合材料，可以发挥组元材料各自的优势，实现各组元材料资源的最优配置， 节约贵重金属材料，实现单一金属不能满足的性能要求，它既可以替代进口并填补国内空 白，又具有广阔应用范围，具有很好的经济效益和社会效益，容易获得方方面面的扶持和帮 助。如发展不锈钢复合材料就一直是国家发改委、科技部积极支持、倡导的高科技项目。常 见的金属复合材料主要有以下几类①氧化物基金属陶瓷，以氧化铝、氧化锆、氧化镁、氧化 铍等为基体，与金属钨、铬或钴复合而成，具有耐高温、抗化学腐蚀、导热性好、机械强度高 等特点，可用作导弹喷管衬套、熔炼金属的坩埚和金属切削刀具。②碳化物基金属陶瓷。以 碳化钛、碳化硅、碳化钨等为基体，与金属钴、镍、铬、钨、钼等金属复合而成，具有高硬度、高 耐磨性、耐高温等特点，用于制造切削刀具、高温轴承、密封环、捡丝模套及透平叶片。③氮 化物基金属陶瓷。以氮化钛、氮化硼、氮化硅和氮化钽为基体，具有超硬性、抗热振性和良好 的高温蠕变性，应用较少。传统的增强纤维复合材料采用扩散结合的加工工艺，在扩散结合工艺中增强纤维 与基体的湿润问题容易解决，而且在热压时可通过控制工艺参数的办法来控制界面反应。 因此，在金属基复合材料的早期生产中大量采用扩散结合工艺。但是该种工艺相对复杂，封 装操作复杂、成本较高。
发明内容
针对上述需求，本发明提供了一种改进的金属复合材料的加工工艺，克服了现有 技术中的全部或大部分的明显缺点。本发明提供了一种金属复合材料的加工工艺，所述金属复合材料包括增强纤维和 基体，包括以下步骤首先将增强纤维与基体粉末混合均勻；然后进行封装、除气，再进行 热等静压加工，以提高复合材料的致密性。优先地，采用机械方式将增强纤维与基体粉末进行混合均勻。优先地，热等静压加工的温度控制在900-1400°C，压力控制在100 200Mp。本发明揭示的金属复合材料的加工工艺具有以下优点首先，可以根据所设计的 金属基复合材料的性能要求，使增强材料(纤维、颗粒或晶须)与基体金属粉末以任何比例 混合。纤维含量最高可达75%，颗粒含量可达50%以上，这在液态法中是无法达到的。再 者，热等静压温度低于金属熔点。因而由高温引起的增强材料与金属基体界面反应少，减小 了界面反应对复合材料性能的不利影响，同时还可以通过控制热等静压时的温度、压力和 时间等工艺参数来控制界面反应。此外，粉末冶金法对增强材料与其体互相湿润的要求不 高，而且对增强材料与基体粉末的密度差没有要求，能够使颗粒或晶须均勻分布在金属基复合材料的基体中。另外，采用热等静压工艺时，其组织细化、密、均勻。一般不会产生偏折、 偏聚等缺陷，可使空隙等其它内部缺陷得到明显改善，从而提高复合材料的性能。
图1是本发明所述加工工艺的流程图。
具体实施例方式为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述目 的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。本发明所述的加工工艺既可适用于连续、长纤维增强.又可用于短纤维、颗粒或 晶须增强的金属基复合材料。短纤维、颗粒或晶须增强金属基复合材料的粉木冶金工艺主 要分为二部分，首先将增强纤维(短纤维、颗粒或晶须)与金属粉末混合均勻，大多是采用 机械混合方式；然后进行封装、除气，再进行热等静压加工以提高复合材料致密性，具体地 说，本发明实施例中，热等静压加工的温度控制在900-1400°C，压力控制在100 200MP。热等静压加工方法是一种重要的材料成形手段。该法采用金属或陶瓷包套(低碳 钢、Ni、Mo、玻璃等)，使用氮气、氩气作加压介质，使材料热致密化。该法优点在于集热压和 等静压的优点于一身，成形温度低，产品致密，性能优良。需要说明的是，热等静压作为一种 公知的材料成型手段，其加工原理，采用设备、以及工艺参数皆属于本领域技术人员的公知 技术，因此，只做简单描述。此外，还可以将混合好的增强纤维(颗粒、晶须或短纤维)与金属粉末压实封装于 包套金属之中，然后加热直接进行热挤压成型，同样可以获得致密的金属基复合材料。本发明揭示的金属复合材料的加工工艺具有以下优点首先，可以根据所设计的 金属基复合材料的性能要求，使增强材料(纤维、颗粒或晶须)与基体金属粉末以任何比例 混合。纤维含量最高可达75%，颗粒含量可达50%以上，这在液态法中是无法达到的。再 者，热等静压温度低于金属熔点。因而由高温引起的增强材料与金属基体界面反应少，减小 了界面反应对复合材料性能的不利影响，同时还可以通过控制热等静压时的温度、压力和 时间等工艺参数来控制界面反应。此外，粉末冶金法对增强材料与其体互相湿润的要求不 高，而且对增强材料与基体粉末的密度差没有要求，能够使颗粒或晶须均勻分布在金属基 复合材料的基体中。另外，采用热等静压工艺时，其组织细化、密、均勻。一般不会产生偏折、 偏聚等缺陷，可使空隙等其它内部缺陷得到明显改善，从而提高复合材料的性能。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
。本发明的保护范围并不局限于此，任何熟 悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵 盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围 为准。
权利要求
1.一种金属复合材料的加工工艺，所述金属复合材料包括增强纤维和基体，其特征在 于，包括以下步骤首先将增强纤维与基体粉末混合均勻；然后进行封装、除气，再进行热 等静压加工，以提高复合材料的致密性。
2.根据权利要求1所述的金属复合材料的加工工艺，其特征在于，采用机械方式将增 强纤维与基体粉末进行混合均勻。
3.根据权利要求1所述的金属复合材料的加工工艺，其特征在于，热等静压加工的温 度控制在900-1400°C，压力控制在100 200Mp。
全文摘要
本发明提供了一种金属复合材料的加工工艺，所述金属复合材料包括增强纤维和基体，包括以下步骤首先将增强纤维与基体粉末混合均匀；然后进行封装、除气，再进行热等静压加工，以提高复合材料的致密性。本发明揭示的金属复合材料的加工工艺，可以根据所设计的金属基复合材料的性能要求，使增强材料(纤维、颗粒或晶须)与基体金属粉末以任何比例混合。
文档编号C22C1/05GK102115832SQ20091025164
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者施建东 申请人:常熟市东涛金属复合材料有限公司