得到的干燥后涂覆有带有钨线圈的膏状体聚苯乙烯塑料泡沫模具的膏状体与塑料泡沫模具结合处，插入钨铼热电偶W_Re5，延伸与测温设备相连，外涂挂耐火防粘砂涂料，在40°C烘干20小时后埋入砂箱，真空度0.05MPa下将砂箱内塑料泡沫烧尽；
[0029](6)在中频感应电炉中按牌号熔炼ZL101，除渣除气后进行浇铸，观察测温设备示数，当温度出现变化的同时，使用点火装置引发自蔓延反应:Ti+c = TiC，形成陶瓷硬质相TiC ；
[0030](7)铸件冷却一定时间后关闭真空泵，冷却至室温后出箱进行表面清理，得到表面生成TiC耐磨涂层的ZLlOl铸件材料，涂层与基体冶金结合，表面光洁致密，涂层厚度5.8mmο
[0031]实施例2:
[0032](I)按照图纸尺寸要求，利用满足形状的模具在发泡机中制备满足尺寸要求的聚苯乙烯塑料泡沫；
[0033](2)按重量配比称取粒度1_50μπι的Ti粉48%，1-50μπι的C粉12%，自制金属粉末(Cu5%, Znl0%, Ti2%,Mg2%, Si5%,其余为Al)40%在球磨机中混料8小时；
[0034](3)将混合均匀后的粉末与饱和聚乙烯醇水溶液混合并调制成膏状，饱和聚乙烯醇水溶液与混合粉末的质量比为1:70，并将钨线圈埋入膏状体中；
[0035](4)将带有钨线圈的膏状体涂覆于在聚苯乙烯塑料泡沫模具的表面，厚度为5mm，钨线圈延伸与外置点火装置相连，40°C干燥5小时，得到的干燥后涂覆有带有钨线圈的膏状体聚苯乙烯塑料泡沫模具；
[0036](5)将步骤(4)得到的干燥后涂覆有带有钨线圈的膏状体聚苯乙烯塑料泡沫模具的膏状体与塑料泡沫模具结合处插入钨铼热电偶W_Re5，延伸与测温设备相连，外涂挂耐火防粘砂涂料，在40°C烘干20小时后埋入砂箱，真空度0.05MPa下将砂箱内塑料泡沫烧尽；
[0037](6)在中频感应电炉中熔炼纯铝，除渣除气后进行浇铸，观察测温设备示数，当温度出现变化的同时，使用点火装置引发自蔓延反应:Ti+C = TiC，形成陶瓷硬质相TiC ;
[0038](7)铸件冷却一定时间后关闭真空泵，冷却至室温后出箱进行表面清理，得到表面生成TiC耐磨涂层的纯铝铸件材料，涂层与基体冶金结合，表面光洁致密，涂层厚度4.8mm。
[0039]上述提出的在纯铝及合金铸件表面制备耐磨涂层的特殊工艺，工艺简单，表面强化层硬质相分布均匀，与基体结合良好，具有较好的高温性能和较高的强度硬度和耐磨性。
【主权项】
1.一种在纯铝及合金铸件表面制备耐磨涂层的工艺方法，其特征在于:将自蔓延耐磨涂层制备方法与真空消失模铸造技术相结合，实现耐磨涂层与铝铸件材料的同步制备；通过外部热源引发材料表面预置粉末的自蔓延反应，并依靠反应热量与浇铸热量实现基体与强化层冶金结合，保证强化层与基体的结合强度；产物原位生成，避免了污染与夹杂，保证强化区域的力学与物理性能；其具体步骤如下: 1)塑料泡沫制备:按照图纸尺寸要求，利用满足形状的模具在发泡机中制备满足尺寸要求的聚苯乙烯塑料泡沫； 2)涂层合金粉制备:按照自蔓延反应Ti+C= TiC进行配料，遵循反应式计量数配比，并加入总质量百分数30%-40%的调控粉末，然后按照球料比2:1混合1-24小时制成混合粉末； 3)涂层膏状体制备:将混合粉末与饱和聚乙烯醇水溶液混合并调制成膏状，饱和聚乙烯醇水溶液与混合粉末的质量比为1:50-1:100，并将钨线圈埋入膏状体中； 4)涂层膏状体涂覆与干燥:将带有钨线圈的膏状体涂覆于聚苯乙烯塑料泡沫模具的表面，保证膏状体表面的光洁平整，钨线圈延伸与外置点火装置相连，在30-50°C干燥1-10小时得到干燥后的涂覆有带有钨线圈的膏状体聚苯乙烯塑料泡沫模具； 5)整体挂涂料与埋砂:在步骤4)得到的干燥后涂覆有带有钨线圈的膏状体聚苯乙烯塑料泡沫模具的膏状体与塑料泡沫模具结合处，插入钨铼热电偶W-Re5，延伸与测温设备相连，整体涂挂耐火防粘砂涂料，在40-50°C烘干4-20小时后埋入砂箱，真空度0.05MPa下将砂箱内塑料泡沫烧尽； 6)合金熔炼与浇铸:在中频感应电炉中熔炼铝液，除渣除气后进行浇铸，观察测温设备示数，当温度出现变化的同时，使用点火装置引发自蔓延反应，形成陶瓷硬质相； 7)卸真空冷却:铸件冷却一定时间后关闭真空泵，冷却至室温后出箱进行表面清理，得到表面生成TiC耐磨涂层的铝铸件材料。
2.按照权利要求1所述一种在纯铝及合金铸件表面制备耐磨涂层的工艺方法，其特征在于:步骤2)所述混合粉末粒度为1-50 μ m。
3.按照权利要求1所述一种在纯铝及合金铸件表面制备耐磨涂层的工艺方法，其特征在于:步骤2)在自蔓延反应体系中添加的调控粉末组分质量配比为Cu:0-10%, Mg:0-5%, Si:0-5%, Ti:0-5%, Zn:0_10%，其余为 Al。
4.按照权利要求1所述一种在纯铝及合金铸件表面制备耐磨涂层的工艺方法，其特征在于:熔炼对象为纯铝及其合金。
5.按照权利要求1所述一种在纯铝及合金铸件表面制备耐磨涂层的工艺方法，其特征在于:铸造工艺为真空消失模铸造，真空度为0.05MPa。
6.按照权利要求1所述一种在纯铝及合金铸件表面制备耐磨涂层的工艺方法，其特征在于:步骤6)所述陶瓷硬质相为TiC。
7.按照权利要求1所述一种在纯铝及合金铸件表面制备耐磨涂层的工艺方法，其特征在于:表面强化层厚度为l-10mm。
【专利摘要】一种在纯铝及合金铸件表面制备耐磨涂层的工艺方法，属于金属基复合材料制备技术领域。本发明采用自蔓延反应Ti+C＝TiC，按照化学计量比称取Ti粉与C粉，并添加30％-40％的调控粉末进行混料，调控粉末控制反应热量与强化涂层粘结相，调控粉末组分质量配比为Cu：0-10％，Mg：0-5％，Si：0-5％，Ti：0-5％，Zn：0-10％，其余为Al；添加粘结剂后置于塑料泡沫表面，利用外置点火装置与真空消失模铸造技术完成表面耐磨涂层与基体材料的同步制备。本方法通过外部热源引发材料表面预置粉末的自蔓延反应，并依靠反应热量与浇铸热量实现基体与强化层冶金结合，保证强化层与基体的结合强度；产物原位生成，避免了污染与夹杂，保证强化区域的力学与物理性能。
【IPC分类】B22C9-04, B22F3-23
【公开号】CN104874799
【申请号】CN201510303064
【发明人】郭志猛, 石韬, 罗骥, 郝俊杰, 叶安平, 杨芳
【申请人】北京科技大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月4日