CN104404365B - 一种铁基复合材料的制备方法、及铁基复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁基复合材料的制备方法，依次包括如下的步骤：步骤一、称取配料进行球磨混合，混合时间为3小时；得到混合粉末；步骤二、将所述步骤一制备的混合粉末在700Mpa的压力下压制；得到坯料；步骤三、将所述步骤二制备的坯料进行二期烧结，得到烧结后的合金块；步骤四、将所述步骤三处理后的合金块进行热处理；得到本发明所述的铁基复合材料。本发明制备得到的铁基复合材料不仅具有高的韧性，而且具有超高强度和超高耐磨性，特别适合汽车发动机零件。
Description
技术领域
本发明属于粉末冶金的技术领域，具体地，涉及一种铁基复合材料的制备方法。
背景技术
随着科学进步，材料对于工业领域的重要性越来越突出，单一材料难以满足要求，而复合材料具有强度高、弹性模量高和密度小等优点，在工业生产中越来越受到重视并得到应用。其中尤以金属基复合材料备受关注。但在以前的研究工作中，注意力主要集中在铝基、镁基等轻金属基复合材料上，相对来说对铁基复合材料的研究较少。然而不容忽视的是铁基复合材料引入了铁这一廉价而又丰富的原材料，能在大范围内推广，如发动机零件等在高温、高速、耐磨损条件下运行的结构件，铁基复合材料更适合它们的工作需要，其性价比要高于铝基、镁基复合材料。所以从经济成木、实际应用效果两方而综合考虑.必须重视铁基复合材料的研究。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种铁基复合材料的制备方法、以及由该制备方法制备得到的铁基复合材料。本发明方法采用特定的配方和工艺，制备得到的铁基复合材料不仅具有高的韧性，而且具有超高强度和超高耐磨性，特别适合汽车发动机零件。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种铁基复合材料的制备方法，可以依次包括如下的步骤：
步骤一、称取以下重量份数的配料：10份的Mo粉，10份的Ni粉，2.5份的C粉，1.2份的P粉和150份的Fe粉，所述粉末粒度均为150～200目，加入3重量份的润滑剂进行球磨混合，混合时间为3小时；得到混合粉末；
步骤二、将所述步骤一制备的混合粉末在700Mpa的压力下压制；得到坯料；
步骤三、将所述步骤二制备的坯料进行二期烧结，所述二期烧结包括前期烧结和后期烧结：前期烧结为真空烧结，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度在0.1Pa以下，然后对炉内进行加热，在温度为1350℃下保温3小时；后期烧结为氩气气氛烧结，充入氩气，使压强达到20Mpa，在温度1350℃保温3小时；得到烧结后的合金块；
步骤四、将所述步骤三处理后的合金块进行热处理；得到本发明所述的铁基复合材料。
所述热处理工艺依次包括：等温淬火、高频淬火和回火；
所述等温淬火工艺为：加热至850～1080℃保温10～30min，然后在500～480℃等温处理3～4h，水冷；
所述高频淬火工艺为：温度为900～1000℃，加热速度为300～500℃/s；加热时间3～5s，同时加热淬火，急速冷却；
所述回火工艺为：在100～180℃，保温60～120min。
所述润滑剂为硬脂酸锌。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
(1)本发明方法采用特定的配方和工艺，制备得到的铁基复合材料不仅具有高的韧性，而且具有超高强度和超高耐磨性，特别适合汽车发动机零件。
(2)本发明采用特定的热处理，有效地提高了产品的硬度和耐磨性。
(3)本发明采用特定的烧结工艺，即将真空烧结和气氛烧结结合应用，进一步提高了产品致密性。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的内容，下面结合具体实施例作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于对本发明进一步说明，而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明所述的内容后，该领域的技术人员对本发明作出一些非本质的改动或调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例
实施例1
一种铁基复合材料的制备方法，其特征在于，可以依次包括如下的步骤：
步骤一、称取以下重量份数的配料：10份的Mo粉，10份的Ni粉，2.5份的C粉，1.2份的P粉和150份的Fe粉，所述粉末粒度均为150～200目，加入3重量份的硬脂酸锌进行球磨混合，混合时间为3小时；得到混合粉末；
步骤二、将所述步骤一制备的混合粉末在700Mpa的压力下压制；得到坯料；
步骤三、将所述步骤二制备的坯料进行二期烧结，所述二期烧结包括前期烧结和后期烧结：前期烧结为真空烧结，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度在0.1Pa以下，然后对炉内进行加热，在温度为1350℃下保温3小时；后期烧结为氩气气氛烧结，充入氩气，使压强达到20Mpa，在温度1350℃保温3小时；得到烧结后的合金块；
步骤四、将所述步骤三处理后的合金块进行热处理；所述热处理工艺依次包括：等温淬火、高频淬火和回火；
所述等温淬火工艺为：加热至850～1080℃保温10～30min，然后在500～480℃等温处理3～4h，水冷；
所述高频淬火工艺为：温度为900～1000℃，加热速度为300～500℃/s；加热时间3～5s，同时加热淬火，急速冷却；
所述回火工艺为：在100～180℃，保温60～120min。得到本发明所述的铁基复合材料。
制备得到的铁基复合材料具有特别优良的物理性能。硬度(HRC)达到75，抗弯强度达1500Mpa，冲击韧性达到9.6J.cm-2。
如上所述，便可以较好地实现本发明。
Claims (4)
1.一种铁基复合材料的制备方法，其特征在于，依次包括如下的步骤：
步骤一、称取以下重量份数的配料：10份的Mo粉，10份的Ni粉，2.5份的C粉，1.2份的P粉和150份的Fe粉，所述粉末粒度均为150～200目，加入3重量份的润滑剂进行球磨混合，混合时间为3小时；得到混合粉末；
步骤二、将所述步骤一制备的混合粉末在700MPa的压力下压制；得到坯料；
步骤三、将所述步骤二制备的坯料进行二期烧结，所述二期烧结包括前期烧结和后期烧结：前期烧结为真空烧结，先对炉内抽真空，保证炉体内的真空度在0.1Pa以下，然后对炉内进行加热，在温度为1350℃下保温3小时；后期烧结为氩气气氛烧结，充入氩气，使压强达到20MPa，在温度1350℃保温3小时；得到烧结后的合金块；
步骤四、将所述步骤三处理后的合金块进行热处理；得到本发明所述的铁基复合材料。
2.根据权利要求1所述的铁基复合材料的制备方法，其特征在于，所述热处理工艺依次包括：等温淬火、高频淬火和回火；
所述等温淬火工艺为：加热至850～1080℃保温10～30min，然后在500～480℃等温处理3～4h，水冷；
所述高频淬火工艺为：温度为900～1000℃，加热速度为300～500℃/s；加热时间3～5s，同时加热淬火，急速冷却；
所述回火工艺为：在100～180℃，保温60～120min。
3.权利要求1所述的铁基复合材料的制备方法，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸锌。
4.铁基复合材料，采用权利要求1～3任意一项所述的制备方法制备得到。
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