CN104651755A - 一种铁基粉末冶金材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁基粉末冶金材料的制备方法，包括下述步骤：(1)打开高速混合机，按照下述的重量百分比称取对应的金属材料，Y为0.5wt％-0.8wt％、Mn为1.1wt％-1.6wt％、C为1.2wt％-2.5wt％、Mn为0.3wt％-1.1wt％、Zr为0.4wt％-0.9wt％、Co为0.8wt％-1.4wt％、Ta为0.2wt％-0.5wt％、Sb为0.5wt％-1.1wt％，余量为Fe，将上述的原料投入高速混合机中进行混合；(2)将步骤(1)的金属材料球磨；(3)用专用模具压制成型；(4)高温烧结，烧结温度为785-825℃，冷却，为制备的铁基粉末冶金金材料。

Description

一种铁基粉末冶金材料的制备方法
技术领域
本发明属于粉末冶金领域，涉及一种粉末冶金材料的制备方法，尤其是涉及一种铁基粉末冶金材料的制备方法。
背景技术
粉末冶金与常规的冶金材料最重要的优势首先是能够制造目前使用其他工艺无法制造或难于制造的材料和制品，如多孔、发汗、减震、隔音等材料和制品，钨、钼、钛等难熔金属材料和制品，金属-塑料、双金属等复合材料及制品。其次是能够直接制造出合乎或者接近成品尺寸要求的制品，从而减少或取消机械加工，其材料利用率可以高达95％以上，它还能在一些制品中以铁代铜，一定程度上节约资源。铁基是指材料的组成是以铁为基体。铁基粉末冶金是指用烧结(也包括粉末锻造)方法，制造以铁为主要成分的粉末冶金材料和制品(铁基机械零件、减磨材料、摩擦材料，以及其他铁基粉末冶金材料)的工艺总称。
发明内容
要解决的技术问题：常规的铁基粉末冶金材料由于其材料构成的成分限制，制备的粉末冶金材料的硬度也较低，抗压强度也较低，并不能较好的用于制备齿轮或轴承等部件，因此需要对常规的铁基粉末冶金材料进行优化，来提高其相应的硬度和抗压强度。
技术方案：本发明公开了一种铁基粉末冶金材料的制备方法，所述的铁基粉末冶金材料的制备方法包括下述步骤：
(1)打开高速混合机，高速混合机转速为100-300rpm，按照下述的重量百分比称取对应的金属材料，Y为0.5wt％-0.8wt％、Mn为1.1wt％-1.6wt％、C为1.2wt％-2.5wt％、Mn为0.3wt％-1.1wt％、Zr为0.4wt％-0.9wt％、Co为0.8wt％-1.4wt％、Ta为0.2wt％-0.5wt％、Sb为0.5wt％-1.1wt％，余量为Fe，将上述的原料投入高速混合机中进行混合，混合时间为50min-90min；
(2)将步骤(1)的金属材料球磨，球磨机中球料比为40:1-60:1，球磨机筒体转速为150rpm-180rpm，球磨时间为2.5-4.5h；
(3)金属材料球磨结束后，用专用模具压制成型，压力为430MPa-470MPa，压制的密度为7.1-7.5g/m3；
(4)将步骤(3)的粉末冶金坯体在真空烧结炉中高温烧结，升高至烧结温度为785-825℃，保持温度不变，烧结时间为1.5h-5h，将烧结炉冷却到室温，为制备的铁基粉末冶金金材料。
所述的一种铁基粉末冶金材料的制备方法，所述的铁基粉末冶金材料的制备方法中球磨机中球料比为50:1。
所述的一种铁基粉末冶金材料的制备方法，所述的铁基粉末冶金材料的制备方法中球磨时间为3.5h。
所述的一种铁基粉末冶金材料的制备方法，所述的铁基粉末冶金材料的制备方法中压力为450MPa。
所述的一种铁基粉末冶金材料的制备方法，所述的铁基粉末冶金材料的制备方法中压制的密度为7.3g/m3。
所述的一种铁基粉末冶金材料的制备方法，所述的铁基粉末冶金材料的制备方法中烧结温度为805℃。
所述的一种铁基粉末冶金材料的制备方法，所述的铁基粉末冶金材料的制备方法中Y为0.7wt％、Mn为1.3wt％、C为1.9wt％、Mn为0.7wt％、Zr为0.7wt％、Co为1.1wt％、Ta为0.4wt％、Sb为0.8wt％，余量为Fe。
有益效果：本发明的铁基粉末冶金金材料与常规的粉末冶金材料相比较，加入了Ta和Sb，上述两种金属元素对于提高铁基粉末冶金材料的硬度和抗压强度有较大的作用，本发明的铁基粉末冶金金材料的硬度在62-77之间，抗压强度为531-597MPa。
具体实施方式
实施例1
(1)打开高速混合机，高速混合机转速为300rpm，按照下述的重量百分比称取对应的金属材料，Y为0.8wt％、Mn为1.6wt％、C为1.2wt％、Mn为1.1wt％、Zr为0.9wt％、Co为1.4wt％、Ta为0.5wt％、Sb为1.1wt％，余量为Fe，将上述的原料投入高速混合机中进行混合，混合时间为90min；(2)将步骤(1)的金属材料球磨，球磨机中球料比为60:1，球磨机筒体转速为180rpm，球磨时间为4.5h；(3)金属材料球磨结束后，用专用模具压制成型，压力为470MPa，压制的密度为7.5g/m3；(4)将步骤(3)的粉末冶金坯体在真空烧结炉中高温烧结，升高至烧结温度为825℃，保持温度不变，烧结时间为1.5h，将烧结炉冷却到室温，为制备的铁基粉末冶金金材料。
实施例2
(1)打开高速混合机，高速混合机转速为100rpm，按照下述的重量百分比称取对应的金属材料，Y为0.5wt％、Mn为1.1wt％、C为2.5wt％、Mn为0.3wt％、Zr为0.4wt％、Co为0.8wt％、Ta为0.2wt％、Sb为0.5wt％，余量为Fe，将上述的原料投入高速混合机中进行混合，混合时间为50min；(2)将步骤(1)的金属材料球磨，球磨机中球料比为40:1，球磨机筒体转速为150rpm，球磨时间为2.5h；(3)金属材料球磨结束后，用专用模具压制成型，压力为430MPa，压制的密度为7.1g/m3；(4)将步骤(3)的粉末冶金坯体在真空烧结炉中高温烧结，升高至烧结温度为785℃，保持温度不变，烧结时间为5h，将烧结炉冷却到室温，为制备的铁基粉末冶金金材料。
实施例3
(1)打开高速混合机，高速混合机转速为150rpm，按照下述的重量百分比称取对应的金属材料，Y为0.7wt％、Mn为1.5wt％、C为2.3wt％、Mn为0.4wt％、Zr为0.5wt％、Co为1.3wt％、Ta为0.4wt％、Sb为1.0wt％，余量为Fe，将上述的原料投入高速混合机中进行混合，混合时间为80min；(2)将步骤(1)的金属材料球磨，球磨机中球料比为55:1，球磨机筒体转速为180rpm，球磨时间为2.5h；(3)金属材料球磨结束后，用专用模具压制成型，压力为460MPa，压制的密度为7.2g/m3；(4)将步骤(3)的粉末冶金坯体在真空烧结炉中高温烧结，升高至烧结温度为795℃，保持温度不变，烧结时间为2h，将烧结炉冷却到室温，为制备的铁基粉末冶金金材料。
实施例4
(1)打开高速混合机，高速混合机转速为250rpm，按照下述的重量百分比称取对应的金属材料，Y为0.6wt％、Mn为1.2wt％、C为1.4wt％、Mn为0.9wt％、Zr为0.8wt％、Co为1.1wt％、Ta为0.2wt％、Sb为0.6wt％，余量为Fe，将上述的原料投入高速混合机中进行混合，混合时间为60min；(2)将步骤(1)的金属材料球磨，球磨机中球料比为45:1，球磨机筒体转速为150rpm，球磨时间为4.5h；(3)金属材料球磨结束后，用专用模具压制成型，压力为440MPa，压制的密度为7.4g/m3；(4)将步骤(3)的粉末冶金坯体在真空烧结炉中高温烧结，升高至烧结温度为815℃，保持温度不变，烧结时间为4h，将烧结炉冷却到室温，为制备的铁基粉末冶金金材料。
实施例5
(1)打开高速混合机，高速混合机转速为250rpm，按照下述的重量百分比称取对应的金属材料，Y为0.7wt％、Mn为1.3wt％、C为1.9wt％、Mn为0.7wt％、Zr为0.7wt％、Co为1.1wt％、Ta为0.4wt％、Sb为0.8wt％，余量为Fe，将上述的原料投入高速混合机中进行混合，混合时间为60min；(2)将步骤(1)的金属材料球磨，球磨机中球料比为50:1，球磨机筒体转速为150rpm，球磨时间为3.5h；(3)金属材料球磨结束后，用专用模具压制成型，压力为430MPa，压制的密度为7.3g/m3；(4)将步骤(3)的粉末冶金坯体在真空烧结炉中高温烧结，升高至烧结温度为805℃，保持温度不变，烧结时间为4h，将烧结炉冷却到室温，为制备的铁基粉末冶金金材料。
对比例
(1)打开高速混合机，高速混合机转速为100rpm，按照下述的重量百分比称取对应的金属材料，Y为0.5wt％、Mn为1.1wt％、C为2.5wt％、Mn为0.3wt％、Zr为0.4wt％、Co为0.8wt％，余量为Fe，将上述的原料投入高速混合机中进行混合，混合时间为50min；(2)将步骤(1)的金属材料球磨，球磨机中球料比为40:1，球磨机筒体转速为150rpm，球磨时间为2.5h；(3)金属材料球磨结束后，用专用模具压制成型，压力为430MPa，压制的密度为7.1g/m3；(4)将步骤(3)的粉末冶金坯体在真空烧结炉中高温烧结，升高至烧结温度为785℃，保持温度不变，烧结时间为5h，将烧结炉冷却到室温，为制备的铁基粉末冶金金材料。
上述的各铁基粉末冶金材料的抗压强度和硬度如下：
对比例的铁基粉末冶金材料的硬度和抗压强度远远低于本发明的制备方法制备得到的铁基粉末冶金材料。

Claims (7)

1.一种铁基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于，所述的铁基粉末冶金材料的制备方法包括下述步骤：
(1)打开高速混合机，高速混合机转速为100-300rpm，按照下述的重量百分比称取对应的金属材料，Y为0.5wt％-0.8wt％、Mn为1.1wt％-1.6wt％、C为1.2wt％-2.5wt％、Mn为0.3wt％-1.1wt％、Zr为0.4wt％-0.9wt％、Co为0.8wt％-1.4wt％、Ta为0.2wt％-0.5wt％、Sb为0.5wt％-1.1wt％，余量为Fe，将上述的原料投入高速混合机中进行混合，混合时间为50min-90min；
(2)将步骤(1)的金属材料球磨，球磨机中球料比为40:1-60:1，球磨机筒体转速为150rpm-180rpm，球磨时间为2.5-4.5h；
(3)金属材料球磨结束后，用专用模具压制成型，压力为430MPa-470MPa，压制的密度为7.1-7.5g/m3；
(4)将步骤(3)的粉末冶金坯体在真空烧结炉中高温烧结，升高至烧结温度为785-825℃，保持温度不变，烧结时间为1.5h-5h，将烧结炉冷却到室温，为制备的铁基粉末冶金金材料。
2.根据权利要求1所述的一种铁基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于，所述的铁基粉末冶金材料的制备方法中球磨机中球料比为50:1。
3.根据权利要求1所述的一种铁基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于，所述的铁基粉末冶金材料的制备方法中球磨时间为3.5h。
4.根据权利要求1所述的一种铁基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于，所述的铁基粉末冶金材料的制备方法中压力为450MPa。
5.根据权利要求1所述的一种铁基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于，所述的铁基粉末冶金材料的制备方法中压制的密度为7.3g/m3。
6.根据权利要求1所述的一种铁基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于，所述的铁基粉末冶金材料的制备方法中烧结温度为805℃。
7.根据权利要求1所述的一种铁基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于，所述的铁基粉末冶金材料的制备方法中Y为0.7wt％、Mn为1.3wt％、C为1.9wt％、Mn为0.7wt％、Zr为0.7wt％、Co为1.1wt％、Ta为0.4wt％、Sb为0.8wt％，余量为Fe。
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