CN103173675A - 一种铁铝碳化钛复合材料的制备方法 - Google Patents

一种铁铝碳化钛复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103173675A
CN103173675A CN2011104400283A CN201110440028A CN103173675A CN 103173675 A CN103173675 A CN 103173675A CN 2011104400283 A CN2011104400283 A CN 2011104400283A CN 201110440028 A CN201110440028 A CN 201110440028A CN 103173675 A CN103173675 A CN 103173675A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sintering
powder
temperature
tic
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011104400283A
Other languages
English (en)
Inventor
杨军
刘维民
张兴华
毕秦岭
马吉强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Original Assignee
Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS filed Critical Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Priority to CN2011104400283A priority Critical patent/CN103173675A/zh
Publication of CN103173675A publication Critical patent/CN103173675A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明公开了一种铁铝碳化钛复合材料的制备方法。本发明通过加入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。

Description

一种铁铝碳化钛复合材料的制备方法
技术领域
本发明叙述了一种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。
背景技术
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℃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Fe3AlC0.5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Fe3AlC0.5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Fe3Al/Al2O3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℃～1400℃，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。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁铝碳化钛复合材料的制备方法。
本发明通过加入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。
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。
本发明采用的Fe3Al粉末的粒径为2～5μm。
本发明采用的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30mm×3mm×3mm，跨距为20mm，压头下移速度为0.5mm/min。压缩强度试样尺寸为压头下移速度为0.1mm/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，盘为本发明的材料，尺寸为
Figure BSA00000643576400022
对偶为
Figure BSA00000643576400023
的GCr15钢球。载荷40N，滑动速率0.04m/s，振幅1mm，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1×10-1Pa，升温速率为10℃/min，烧结温度为1250℃，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。
Figure BSA00000643576400031
实施例2：
分别称取质量百分数Fe3Al粉末75％，TiC粉末25％，装入密封罐中，在球磨机中干混合6小时，其中转速为200r/min，得到Fe3Al与25％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1×10-1Pa，升温速率为10℃/min，烧结温度为1300℃，烧结压力为35MPa，烧结时间为35min。烧结完成后冷却至室温，取出材料，得到Fe3Al-25％TiC块体复合材料，材料性能在下表中给出。
Figure BSA00000643576400032
实施例3：
分别称取质量百分数Fe3Al粉末65％，TiC粉末35％，装入密封罐中，在球磨机中干混合6小时，其中转速为250r/min，得到Fe3Al与35％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1×10-2Pa，升温速率为15℃/min，烧结温度为1300℃，烧结压力为40MPa，烧结时间为40min。烧结完成后炉冷至室温，取出材料，得到Fe3Al-35％TiC块体复合材料，材料性能在下表中给出。
Figure BSA00000643576400033
实施例4：
分别称取质量百分数Fe3Al粉末50％，TiC粉末50％，装入密封罐中，在球磨机中干混合8小时，其中转速为300r/min，得到Fe3Al与50％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1×10-3Pa，升温速率为20℃/min，烧结温度为1350℃，烧结压力为50MPa，烧结时间为45min。烧结完成后炉冷至室温，取出材料，得到Fe3Al-50％TiC复合材料，材料性能在下表中给出。

Claims (3)

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℃/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。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于Fe3Al粉末的粒径为2～5μm。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于TiC粉末的粒径为50-100nm。
CN2011104400283A 2011-12-23 2011-12-23 一种铁铝碳化钛复合材料的制备方法 Pending CN103173675A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011104400283A CN103173675A (zh) 2011-12-23 2011-12-23 一种铁铝碳化钛复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011104400283A CN103173675A (zh) 2011-12-23 2011-12-23 一种铁铝碳化钛复合材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103173675A true CN103173675A (zh) 2013-06-26

Family

ID=48633857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011104400283A Pending CN103173675A (zh) 2011-12-23 2011-12-23 一种铁铝碳化钛复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103173675A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104674047A (zh) * 2015-02-10 2015-06-03 北京交通大学 一种双连续相Ti3AlC2/Ni基复合材料及其无压浸渗制备方法
CN104674104A (zh) * 2013-11-29 2015-06-03 中国科学院兰州化学物理研究所 一种铁铝基合金材料的制备方法
CN105695841A (zh) * 2016-03-16 2016-06-22 无锡锡洲封头制造有限公司 一种用于槽罐车封头的复合材料
CN106435391A (zh) * 2016-11-14 2017-02-22 国家电网公司 镍钨钛合金高阻尼电阻
CN107488816A (zh) * 2017-08-29 2017-12-19 南洋泵业（青岛）有限公司 一种高韧性高强度复合材料及其制备方法
CN109112331A (zh) * 2018-08-30 2019-01-01 江苏科技大学 一种原位合成高性能Fe3Al-TiC复合材料的方法及其应用
CN109400174A (zh) * 2018-11-09 2019-03-01 中国科学院兰州化学物理研究所 一种氮化硅基高温抗磨减摩复合材料的制备方法
CN111020348A (zh) * 2020-01-09 2020-04-17 湖南省冶金材料研究院有限公司 一种燃烧合成制备TiC增强Fe3Al复合材料的工艺

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4915903A (en) * 1984-10-19 1990-04-10 Martin Marietta Corporation Process for forming composites having an intermetallic containing matrix
CN1210097A (zh) * 1998-05-11 1999-03-10 山东工业大学 铁铝金属间化合物－氧化铝陶瓷复合材料及其制备工艺
CN101818271A (zh) * 2009-11-02 2010-09-01 兰州理工大学 一种Fe3AI/AI2O3纳米复相陶瓷的制备方法
CN101985718A (zh) * 2010-12-10 2011-03-16 株洲硬质合金集团有限公司 以铁——铝金属间化合物为粘结相的硬质合金及其制备方法
CN102134663A (zh) * 2011-03-04 2011-07-27 株洲硬质合金集团有限公司 以铁－铝金属间化合物为主粘结相的硬质合金及制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4915903A (en) * 1984-10-19 1990-04-10 Martin Marietta Corporation Process for forming composites having an intermetallic containing matrix
CN1210097A (zh) * 1998-05-11 1999-03-10 山东工业大学 铁铝金属间化合物－氧化铝陶瓷复合材料及其制备工艺
CN101818271A (zh) * 2009-11-02 2010-09-01 兰州理工大学 一种Fe3AI/AI2O3纳米复相陶瓷的制备方法
CN101985718A (zh) * 2010-12-10 2011-03-16 株洲硬质合金集团有限公司 以铁——铝金属间化合物为粘结相的硬质合金及其制备方法
CN102134663A (zh) * 2011-03-04 2011-07-27 株洲硬质合金集团有限公司 以铁－铝金属间化合物为主粘结相的硬质合金及制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XINGHUA ZHANG ET AL.: "Microstructures and mechanical properties of Fe-28Al-5Cr/TiC composites produced by hot-pressing sintering", 《 MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A》, vol. 528, 25 August 2011 (2011-08-25) *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104674104A (zh) * 2013-11-29 2015-06-03 中国科学院兰州化学物理研究所 一种铁铝基合金材料的制备方法
CN104674047A (zh) * 2015-02-10 2015-06-03 北京交通大学 一种双连续相Ti3AlC2/Ni基复合材料及其无压浸渗制备方法
CN105695841A (zh) * 2016-03-16 2016-06-22 无锡锡洲封头制造有限公司 一种用于槽罐车封头的复合材料
CN106435391A (zh) * 2016-11-14 2017-02-22 国家电网公司 镍钨钛合金高阻尼电阻
CN106435391B (zh) * 2016-11-14 2018-06-19 国家电网公司 镍钨钛合金高阻尼电阻
CN107488816A (zh) * 2017-08-29 2017-12-19 南洋泵业（青岛）有限公司 一种高韧性高强度复合材料及其制备方法
CN109112331A (zh) * 2018-08-30 2019-01-01 江苏科技大学 一种原位合成高性能Fe3Al-TiC复合材料的方法及其应用
CN109400174A (zh) * 2018-11-09 2019-03-01 中国科学院兰州化学物理研究所 一种氮化硅基高温抗磨减摩复合材料的制备方法
CN111020348A (zh) * 2020-01-09 2020-04-17 湖南省冶金材料研究院有限公司 一种燃烧合成制备TiC增强Fe3Al复合材料的工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103173675A (zh) 一种铁铝碳化钛复合材料的制备方法
CN108359825B (zh) 一种陶瓷-石墨烯增强铜基复合材料的制备方法
CN102534348B (zh) 一种NiAl金属间化合物基固体自润滑复合材料及其制备方法
Hu et al. Dry sliding wear behavior of MoSi2-Mo5Si3-Mo5SiB2 composite at different temperatures and loads
CN104060173B (zh) 一种Ti3AlC2增强Fe基复合材料及其原位热挤压制备方法
CN100503513C (zh) SiC-BN-C复合材料及其制备方法
CN101871070B (zh) 一种金属陶瓷复合材料及其制备方法
CN113292318A (zh) 一种zta/高铬铸铁复合耐磨材料的制备方法
CN102618769B (zh) 一种Mo2FeB2基钢结硬质合金的制备方法
CN102965590B (zh) 一种改性硬质合金及其制备
Yan et al. Effects of SiC amount and morphology on the properties of TiB2-based composites sintered by hot-pressing
CN103572087A (zh) 碳化硼颗粒增强铝基复合材料的制备方法
CN108374133B (zh) 原位合成MgAlB4晶须增强铝基复合材料的方法
CN103182506A (zh) 一种TiCp/M2高速钢复合材料及其SPS制备方法
CN106244852B (zh) 一种Zr合金化的Ti‑8Si合金及其制备方法
CN109400210B (zh) 一种Ti3SiC2-Al2O3-SiC-Al复合材料及其制备方法
CN109231990A (zh) 一种碳化钨-金刚石复合材料的制备方法
CN101555136B (zh) 一种钛硅化碳/二硼化钛-碳化钛复合材料及其制备方法
CN101508572A (zh) 高致密单相TiB2陶瓷的快速制备方法
CN105483487A (zh) 一种含锆的碳化硼-铝合金复合材料及其制备方法
CN105463225B (zh) 一种Ti3AlC2‑SiC相协同增强Ni基复合材料及其制备方法
CN104495845B (zh) 一种纯净 Fe3C 块体的制备工艺
CN105908052A (zh) 一种Cr2AlC增强Fe基复合材料及其无压烧结制备方法
CN104557042A (zh) 一种Cr2AlC/Al2O3复合材料及其制备方法
CN104862575A (zh) 一种Ti3AlC2/Fe基复合材料的无压浸渗制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C05 Deemed withdrawal (patent law before 1993)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20130626