耐磨复合材料预制体的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及利用铸渗法制备颗粒增强金属基复合材料所需预制体技术领域，具体是涉及一种耐磨复合材料用复相陶瓷预制体的制备方法。
【背景技术】
[0002]耐磨材料构件在服役过程中仅表面承受磨料磨损，通过复合的方法强化耐磨材料的构件表层是耐磨材料的发展方向。铸渗法是制备表层复合材料的有效方法之一，铸渗法是将陶瓷颗粒预制成具有一定强度的预制体，置于铸型需增强的部位，浇注金属液凝固冷却即得到陶瓷颗粒增强表层耐磨复合材料。其预制体制备是铸渗法制备复合材料的关键环
-K-T。
[0003]公开号为CN101898239.B、CN101899585.B、CN101899586.B、CN101898238.B 分别公开了本专利权人的三个专利，“一种复合耐磨材料陶瓷颗粒增强体的制备方法”，“复合耐磨件的预制体及用该预制体制造耐磨件的方法”，“一种复合材料预制体的制备工艺”，“陶瓷颗粒增强复合耐磨件及其制造方法”，都涉及了将增强体颗粒制备成预制体的方法:将增强体陶瓷WC、TiC、VC、Cr2C3、Al203、Zr02、BN、TiN金属粉和乙醇混合置于石墨模具中烘干，于烧结炉中制得预制体，再通过铸渗法制备表层复合材料其耐磨性大幅提高。但所述预制体烧结过程连同模具一起烧结，需要制备大量的模具，加上炉膛空间所限，生产效率极低，所选用的增强陶瓷颗粒存在与基体物理性能不匹配，复合层出现裂纹或增强体本身脆性大，均导致复合材料在运行过程中出现耐磨性达不到预期性能。再者，预制体厚度仅5-25_，尺寸难以适应宽范围的耐磨构件厚度，尤其大型耐磨构件厚度达到300_，磨损厚度超过200mm,因此5_25_的预制体厚度难以满足各种耐磨构件的厚度。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种制作简单方便、生产效率高，既能使复合材料有效达到预期的耐磨性能，又能方便地满足各种耐磨构件厚度的耐磨复合材料预制体的制备方法。
[0005]本发明的技术方案是这样实现的:
本发明所述的耐磨复合材料预制体的制备方法，其特点是包括如下步骤:
(1)将陶瓷颗粒与粘结剂、润滑剂均匀混合，粘结剂加入量为0.5?2%，润滑剂加入量为0.1?1%，混合方式可以为干混或湿混；
(2)将混合的物料放入一定形状的模具中，温压成型，加热温度为50?200°C，压制压力为50?300MPa，得到一种陶瓷颗粒间互相接触的预制体坯体；
(3)将预制体坯体置于真空烧结炉中，抽真空至10?lOOPa，100?700°C间缓慢升温，关闭真空阀，转入保护气氛炉，继续升温至1300?1600°C固化成型，得到一种复合材料用陶瓷预制体。
[0006]其中，既可以是上述陶瓷颗粒为WC或Al2O3或SiC或ZrO 2或S1 2陶瓷颗粒或它们的复相陶瓷，也可以是上述陶瓷颗粒为Al2O3-S1^ Al 203_Zr02-Y2O3复相陶瓷。
[0007]上述陶瓷颗粒的粒径为0.1mm?7mm。
[0008]上述陶瓷颗粒需进行表面镀镍预处理。
[0009]上述粘结剂为石蜡或聚乙烯或聚丙烯。
[0010]上述润滑剂为酰酸基蜡或甘油或聚乙二醇。
[0011]上述复合材料用陶瓷预制体的宏观形状可根据复合材料构件的使用工况及性能需求调控，厚度为3mm?80mmo
[0012]上述复合材料用陶瓷预制体的孔隙形态具有三维互通多尺寸构型的特点。
[0013]本发明与现有技术相比，其制作简单方便、生产效率高，能使复合材料达到预期的耐磨性能，有效地延长了复合材料的使用寿命，而且本发明所采用Al2O3-ZrO2-Y2O3复相陶瓷物理性能可在广泛范围调控以适应不同的金属基体，预制体厚度可根据耐磨构件调整，能适合不同的耐磨构件。
【具体实施方式】
[0014]本发明所述的耐磨复合材料预制体的制备方法，包括如下步骤:
1、将粒径0.1mm?7mm的陶瓷颗粒与粘结剂、润滑剂均匀混合，陶瓷颗粒可以是WC、Al2O3' SiC, ZrO2、3102陶瓷颗粒或它们的复相陶瓷，复相陶瓷可以是Al 203^02或Al2O3-ZrO2-Y2O3或其它复相陶瓷，陶瓷颗粒表面需进行镀镍预处理，粘结剂为石蜡或聚乙烯或聚丙烯，加入量为0.5?2%，润滑剂为酰酸基蜡或甘油或聚乙二醇，加入量为0.1?1%，混合方式可以为干混或湿混；
2、将混合的物料加入一定形状的模具中，温压成型，加热温度50?200°C，压制压力50?300MPa，得到一种陶瓷颗粒间互相接触的预制体还体，厚度为3mm?80mm ；
3、将预制体坯体置于真空烧结炉中，抽真空至10?lOOPa，100?700°C间缓慢升温，关闭真空阀，转入保护气氛炉，继续升温至1300?1600°C固化成型，得到一种复合材料用陶瓷预制体，其孔隙形态具有三维互通多尺寸构型的特点。
[0015]实施例1:
1、将粒径0.1mm?3mm的Al2O3.ZrO2陶瓷颗粒表面镀镲预处理；
2、将上述陶瓷颗粒与0.5%聚乙烯、1%酰酸基蜡均匀混合，混合方式为干混；
3、将混合的物料加入模具中，温压成型，加热温度140°C，压制压力150MPa，得到一种厚度80mm的陶瓷颗粒间互相接触的预制体还体；
4、将预制体坯体置于真空烧结炉中，抽真空至10Pa，通电烧结，100?700°C间缓慢升温，关闭真空阀，充入保护气体，再升温至1500°C成型，得到一种复合材料用陶瓷预制体，孔隙形态具有三维互通多尺寸构型的特点。
[0016]实施例2:
1、将粒径3_?7_的Al2O3.S12陶瓷颗粒表面镀镍预处理；
2、将上述陶瓷颗粒与1%石蜡、0.1%甘油、30ml/100g酒精均匀混合；
3、将混合的物料加入模具中，温压成型，加热温度50°C，压制压力50MPa，得到一种厚度25mm的陶瓷颗粒间互相接触的预制体坯体；
3、将坯体置于真空烧结炉中，抽真空至lOOPa，通电烧结，100?700°C间缓慢升温进行脱脂，关闭真空阀，充入保护气体，再升温至1350°C成型，得到一种复合材料用陶瓷预制体，其孔隙形态具有三维互通多尺寸构型的特点。
[0017]本发明是通过实施例来描述的，但并不对本发明构成限制，参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，如对于本领域的专业人士是容易想到的，这样的变化应该属于本发明权利要求限定的范围之内。
【主权项】
1.一种耐磨复合材料预制体的制备方法，其特征在于包括如下步骤: (1)将陶瓷颗粒与粘结剂、润滑剂均匀混合，粘结剂加入量为0.5?2%，润滑剂加入量为0.1?1%，混合方式可以为干混或湿混； (2)将混合的物料放入一定形状的模具中，温压成型，加热温度为50?200°C，压制压力为50?300MPa，得到一种陶瓷颗粒间互相接触的预制体坯体； (3)将预制体坯体置于真空烧结炉中，抽真空至10?lOOPa，100?700°C间缓慢升温，关闭真空阀，转入保护气氛炉，继续升温至1300?1600°C固化成型，得到一种复合材料用陶瓷预制体。
2.根据权利要求1所述的耐磨复合材料预制体的制备方法，其特征在于上述陶瓷颗粒为WC或Al2O3或SiC或ZrO 2或S1 2陶瓷颗粒或它们的复相陶瓷。
3.根据权利要求1所述的耐磨复合材料预制体的制备方法，其特征在于上述陶瓷颗粒为 Al2O3-S12或 Al 203-Zr02-Y2O3复相陶瓷。
4.根据权利要求1或2或3所述的耐磨复合材料预制体的制备方法，其特征在于上述陶瓷颗粒的粒径为0.1mm?7mm。
5.根据权利要求1所述的耐磨复合材料预制体的制备方法，其特征在于上述陶瓷颗粒需进行表面镀镍预处理。
6.根据权利要求1所述的耐磨复合材料预制体的制备方法，其特征在于上述粘结剂为石蜡或聚乙烯或聚丙烯。
7.根据权利要求1所述的耐磨复合材料预制体的制备方法，其特征在于上述润滑剂为酰酸基蜡或甘油或聚乙二醇。
8.根据权利要求1所述的耐磨复合材料预制体的制备方法，其特征在于上述复合材料用陶瓷预制体的宏观形状可根据复合材料构件的使用工况及性能需求调控，厚度为3_?80mmo
9.根据权利要求1所述的耐磨复合材料预制体的制备方法，其特征在于上述复合材料用陶瓷预制体的孔隙形态具有三维互通多尺寸构型的特点。
【专利摘要】一种耐磨复合材料预制体的制备方法，其步骤是：（1）将陶瓷颗粒与粘结剂、润滑剂均匀混合；（2）将混合的物料放入一定形状的模具中，温压成型，得到一种陶瓷颗粒间互相接触的预制体坯体；（3）将预制体坯体置于真空烧结炉中，抽真空至10～100Pa，100～700℃间缓慢升温，关闭真空阀，转入保护气氛炉，继续升温至1300～1600℃固化成型，得到一种复合材料用陶瓷预制体。本发明与现有技术相比，其制作简单方便、生产效率高，能使复合材料达到预期的耐磨性能，有效地延长了复合材料的使用寿命，而且本发明所采用Al2O3-ZrO2-Y2O3复相陶瓷物理性能可在广泛范围调控以适应不同的金属基体，预制体厚度可根据耐磨构件调整，能适合不同的耐磨构件。
【IPC分类】C04B35-48, C04B35-622, C04B35-14, C04B35-56, C04B35-10, C04B35-565
【公开号】CN104692803
【申请号】CN201510081525
【发明人】郑开宏, 王娟, 王秀连, 王海艳, 周楠, 王顺成
【申请人】广东省工业技术研究院(广州有色金属研究院)
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年2月15日