CN115821098A - 一种耐高温陶瓷基复合材料及其制造方法 - Google Patents
一种耐高温陶瓷基复合材料及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115821098A CN115821098A CN202211617000.7A CN202211617000A CN115821098A CN 115821098 A CN115821098 A CN 115821098A CN 202211617000 A CN202211617000 A CN 202211617000A CN 115821098 A CN115821098 A CN 115821098A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- composite material
- making
- raw materials
- alloy
- ceramic matrix
- 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
Links
- 239000011153 ceramic matrix composite Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 41
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 59
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 36
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 26
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 25
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 20
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 17
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 15
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 15
- 239000011343 solid material Substances 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims description 8
- 229940057995 liquid paraffin Drugs 0.000 claims description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 4
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 10
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 abstract description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 76
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 76
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000011268 mixed slurry Substances 0.000 description 6
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 5
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 229910001111 Fine metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Abstract
本发明涉及一种耐高温陶瓷基复合材料及其制作方法，其主要元素的含量为：C：5～46％，W：0.1～35％，Ni：1～35％，Mn：0.1～15％，Fe：0.1～15％，Mo：0.1～45％，Ti：1～68％，Gr：1～20％。通过上述元素成份的设置，及通过球磨机的混合，可以将上述各元素均匀的混合，并通过真空烧结等，可以实现颗粒状向金属相的转变，从而使其达到良好的抗热性、耐磨性和抗弯性。可以制作块状、板状、棒状、颗粒状等各种形状的耐高温陶瓷基复合材料产品。
Description
技术领域
本发明涉及材料领域，尤其涉及一种耐高温陶瓷基复合材料及其制造方法。
背景技术
在高载荷模具、高温轴承以及其它耐热耐磨零部件中，也适用于航空航天飞行器的热结构以及能源、化工等重工业的热防护部件上。通常要求零部件，具有轻质、耐高温、耐磨等要求。
复合材料凭借其优异的综合性能已在如上述等众多行业得到快速发展和推广使用。其中，陶瓷基复合材料由于其优异的性能，已在众多行业中应用。陶瓷基复合材料包括陶瓷纤维复合材料和致密陶瓷基复合材料两大类。致密陶瓷复合材料具有一定的结构强度，因而在热结构应用中通常还发挥结构件的作用。
典型的致密陶瓷复合材料有铝基碳化硅、镍基碳化钛、钛基碳化硅等。上述陶瓷复合材料中，铝基碳化硅的耐高温性能最低，其次较高的是钛基碳化硅，耐高温性能最高的是镍基碳化钛。镍基碳化钛复合材料中，由于其含有金属成份镍，镍合金的熔点和耐高温性能成为制约镍基碳化钛复合材料耐高温性能进一步提升的重要因素之一，故其存在耐高温性不足的问题。
由于成分及设计方面的原因，当前的复合材料在耐高温性能、耐磨性能、抗弯性能等方面均有进一步提升的空间，需要在金属组分以及冶金成型方面进行优化升级。
发明内容
为缓解或解决上述问题中的至少一个方面或者至少一点，提出本发明。
本发明就是针对耐热和耐磨性能，提出一种耐高温陶瓷基复合材料的成分设计方案及其制造方法。
本发明的一种耐高温陶瓷基复合材料，其主要元素的含量为：
C：5～46％，W：0.1～35％，Ni：1～35％，Mn：0.1～15％，Fe：0.1～15％，Mo：0.1～45％，Ti：1～68％，Gr：1～20％。另外本发明还提供一种耐高温陶瓷基复合材料的制作方法，包括如下步骤：
S1：按成分配比进行原料的配制，并置于球磨机中进行充分搅拌和混合；
S2：将球磨均匀后的粉末与粘结剂进行混合，形成固态料；
S3：将混合的固态料放入预加工的模具中，对其加压预成型；
S4：将放置固态料的模具进行真空加热脱胶；
S5：将脱胶处理后的坯料置于真空烧结炉中进行烧结成型。
通过上述元素成份的设置，及上述方法的处理，可以将上述各元素均匀的混合，并通过真空烧结等，可以实现颗粒状向金属相的转变，从而使其达到良好的抗热性、耐磨性和抗弯性。
为了达到更好的效果，本发明还提供如下优选的技术方案：
优选的，还包括如下步骤：S6：向真空烧结炉中通入氮气。
优选的，还包括如下步骤：S7：停止加热、冷却。。
优选的，步骤S1中，球磨机的球磨时间为10min～60min，球磨转速为30～80转/min。
优选的，步骤S2中，粘结剂选自液体石蜡、氢化油类粘结剂、环氧树脂、醇酸树脂中至少之一或其组合；粉末与粘结剂的混合重量比为20:1～15:1。
优选的，步骤S3中加压为1MPa～10MPa。
优选的，步骤S4中加热温度为200～600℃，加热速度为0.5～3℃/min，保温时间为0.5h～5h。
优选的，步骤S5中烧结温度为1300℃～1800℃，烧结时间为15～26h。
优选的，步骤S6中氮气的含量为65～98％，通入氮气后保温0.5～1h。
通过上述优选的技术方案，如其中的通入氮气，可以使避免金属相的氧化，从而影向其强度等性能，通过烧结温度的控制，可以使其金属相成型充分，保证其成型后的性能。
具体实施方式
下述对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
在此描述的特征可以以不同的形式来实现，而不应被解释为限于在此描述的示例。相反，已提供在此描述的示例，以仅示出实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式，所述许多可行方式在理解本发明的公开之后将是清楚的。
尽管在此可使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语来描述各种构件、组件、区域、层或部分，但是这些构件、组件、区域、层或部分不应被这些术语所限制。相反，这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分进行区分。
在说明书中，当元件(诸如，层、区域或基底)被描述为“在”另一元件上、“连接到”或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”另一元件上、直接“连接到”或“结合到”另一元件，或者可存在介于其间的一个或多个其他元件。相反，当元件被描述为“直接在”另一元件上、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于其间的其他元件。
在此使用的术语仅用于描述各种示例，并不将用于限制公开。除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式也意在包括复数形式。术语“包含”、“包括”和“具有”说明存在叙述的特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、操作、构件、元件和/或它们的组合。
为了使得本领域技术人员能够使用本发明的内容，下文中可能结合特定的应用场景、特定的系统、器件和元件的参数以及特定的连接方式，给出以下示例性实施例。然而，对于本领域技术人员来说，这些实施例仅是示例，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用场景。
本发明的一种耐高温陶瓷基复合材料，其主要元素的含量为：
C：5～46％，W：0.1～35％，Ni：1～35％，Mn：0.1～15％，Fe：0.1～15％，Mo：0.1～45％，Ti：1～68％，Gr：1～20％。本发明的耐高温陶瓷基复合材料的制作方法，包括如下步骤：
首先，按照成分配比进行原料的配制，并置于球磨机中进行充分搅拌和混合。优选的，球磨时间为10min～60min，球磨转速为30～80转/min。
根据本发明的一个示例性实施例，其中，原料为C、Ni、Mn、Fe、Mo、W、Ti和Gr。上述原料按上述重量百分比进行配比，然后将其放到球磨机中，通过球磨机将其进一步磨碎，同时实现充分混合。
根据本发明的一个示例性实施例，考虑到部分金属单质很难制磨成亚微级颗粒，本发明原料直接采用合金和化合物的形式使用。因此，其原料为C、WC、FeNi合金、NiGr合金、TiC、Gr3C2、Mn、Fe、MoW合金、W、Mo、Ti和Gr。通过上述设置，仅以碳化物作为主要原料，可以更好的使上述材料颗粒的充分混合，使碳化物粉作为媒介，避免细小金属颗粒的团聚现象。
第二步，将球磨均匀后的粉末与粘结剂进行混合，形成固态料。选用的粘结剂有液体石蜡、氢化油类粘结剂、环氧树脂、醇酸树脂等。上述粘结剂，可将上述粉末充分均匀的混合到一起。粉末与粘结剂的混合重量比为20:1～15:1。
第三步，将混合的固态料放入预加工的模具中，对其加压预成型。成型可为块状，板形、棒状、颗粒状等形状。可选的，加压为1MPa～10MPa。
第四步，将预置固态料的模具进行真空加热脱胶。本发明优选的，加热温度为200～600℃，加热速度为0.5～3℃/min，保温时间为0.5h～5h。通过将其以一定的速度，逐渐加热，可以使胶充分的脱离。并进一步采用保温的方式，使胶充分的析出。
第五步，将脱胶处理后的坯料置于真空烧结炉中进行烧结成型，烧结温度为1300℃～1800℃，烧结时间为15～26h。通过烧结可以使其发生相变，使其由颗料状状态，变成熔熔状态，形成金属相。
第六步，向真空烧结炉中通入氮气，进行气氛保护和还原处理，其中氮气的含量为65～98％，通入氮气后保温0.5～1h。通过通入氮气，起到隔绝氧气的作用，避免里面的金属元素在高温化与氧气发生反应。
第七步，停止加热，冷却，冷却速度为0.1℃～20℃/min。本发明可选的，冷却采用随炉冷却的方式。
实施例1
本发明的一种耐高温陶瓷基复合材料，其主要元素的含量为：
C：5～46％，W：0.1～35％，Ni：1～35％，Mn：0.1～15％，Fe：0.1～15％，Mo：0.1～45％，Ti：1～68％，Gr：1～20％。本发明的耐高温陶瓷基复合材料的制作方法，包括如下步骤：
第一步，按照成分配比进行原料的配制，并置于球磨机中进行充分搅拌和混合。
原料为C、WC、FeNi合金、NiGr合金、TiC、Gr3C2、Mn、Fe、MoW合金、W、Mo、Ti和Gr。上述原料成分百分比为：C:15％、WC：2％、FeNi合金：4％、NiGr合金：2.6％、TiC：12.5％、Gr3C2：1.6％、Mn：3％、Fe：1.5％、MoW合金：0.9％、W：3％、Mo：1.8％、Ti：37.1％和Gr：15％。
将其放到球磨机中，通过球磨机将其进一步磨碎，同时实现充分混合。其中，球磨时间为30min，球磨转速为50转/min。
第二步，将球磨均匀后的粉末与粘结剂进行混合，形成浆料。选用的粘结剂为液体石蜡。上述粘结剂，可将上述粉末充分均匀的混合到一起。粉末与粘结剂的混合重量比为15：1。
第三步，将混合的浆料放入预加工的模具中，对其加压预成型。成型为块状，板形等形状。其中，加压为5MPa。
第四步，将预置浆料的模具进行真空加热脱胶。加热温度为500℃，加热速度为1.5℃/min，保温时间为2h。
第五步，将脱胶处理后的坯料置于真空烧结炉中进行烧结成型，烧结温度为1500℃，烧结时间为16h。
第六步，向真空烧结炉中通入氮气，进行气氛保护和还原处理，其中氮气的含量为80％，通入氮气后保温0.8h。
第七步，停止加热，冷却。冷却采用随炉冷却的方式。
实施例2
本发明的一种耐高温陶瓷基复合材料，其主要元素的含量为：
C：5～46％，W：0.1～35％，Ni：1～35％，Mn：0.1～15％，Fe：0.1～15％，Mo：0.1～45％，Ti：1～68％，Gr：1～20％。本发明的耐高温陶瓷基复合材料的制作方法，包括如下步骤：
第一步，按照成分配比进行原料的配制，并置于球磨机中进行充分搅拌和混合。
原料为C、WC、FeNi合金、NiGr合金、TiC、Gr3C2、Mn、Fe、MoW合金、W、Mo、Ti和Gr。上述原料成分百分比为：C:15％、WC：3％、FeNi合金：3％、NiGr合金：2.6％、TiC：7.5％、Gr3C2：1.6％、Mn：3％、Fe：1.5％、MoW合金：0.9％、W：3％、Mo：1.8％、Ti：37.1％和Gr：20％。
将其放到球磨机中，通过球磨机将其进一步磨碎，同时实现充分混合。其中，球磨时间为30min，球磨转速为60转/min。
后续的第二步至第七步，与实施例1中第二步至第七步的方式相同。
实施例3
本发明的一种耐高温陶瓷基复合材料，其主要元素的含量为：
C：5～46％，W：0.1～35％，Ni：1～35％，Mn：0.1～15％，Fe：0.1～15％，Mo：0.1～45％，Ti：1～68％，Gr：1～20％。本发明的耐高温陶瓷基复合材料的制作方法，包括如下步骤：
第一步，按照成分配比进行原料的配制，并置于球磨机中进行充分搅拌和混合。
原料为C、WC、FeNi合金、NiGr合金、TiC、Gr3C2、Mn、Fe、MoW合金、W、Mo、Ti和Gr。上述原料成分百分比为：C:15％、WC：3％、FeNi合金：3％、NiGr合金：2.6％、TiC：7.5％、Gr3C2：1.6％、Mn：3％、Fe：1.5％、MoW合金：0.9％、W：3％、Mo：1.8％、Ti：42.1％和Gr：15％。
将其放到球磨机中，通过球磨机将其进一步磨碎，同时实现充分混合。其中，球磨时间为30min，球磨转速为70转/min。
后续的第二步至第七步，与实施例1中第二步至第七步的方式相同。
实施例4
本发明的一种耐高温陶瓷基复合材料，其主要元素的含量为：
C：5～46％，W：0.1～35％，Ni：1～35％，Mn：0.1～15％，Fe：0.1～15％，Mo：0.1～45％，Ti：1～68％，Gr：1～20％。本发明的耐高温陶瓷基复合材料的制作方法，包括如下步骤：
第一步，按照成分配比进行原料的配制，并置于球磨机中进行充分搅拌和混合。
原料为C、WC、FeNi合金、NiGr合金、TiC、Gr3C2、Mn、Fe、MoW合金、W、Mo、Ti和Gr。上述原料成分百分比为：C:15％、WC：3％、FeNi合金：3％、NiGr合金：2.6％、TiC：7.5％、Gr3C2：1.6％、Mn：3％、Fe：1.5％、MoW合金：0.9％、W：3％、Mo：1.8％、Ti：47.1％和Gr：10％。
将其放到球磨机中，通过球磨机将其进一步磨碎，同时实现充分混合。其中，球磨时间为30min，球磨转速为80转/min。
后续的第二步至第七步，与实施例1中第二步至第七步的方式相同。
实施例5
本发明的一种耐高温陶瓷基复合材料，其主要元素的含量为：
C：5～46％，W：0.1～35％，Ni：1～35％，Mn：0.1～15％，Fe：0.1～15％，Mo：0.1～45％，Ti：1～68％，Gr：1～20％。本发明的耐高温陶瓷基复合材料的制作方法，包括如下步骤：
第一步，按照成分配比进行原料的配制，并置于球磨机中进行充分搅拌和混合。
原料为C、WC、FeNi合金、NiGr合金、TiC、Gr3C2、Mn、Fe、MoW合金、W、Mo、Ti和Gr。上述原料成分百分比为：C:15％、WC：3％、FeNi合金：3％、NiGr合金：2.6％、TiC：12.5％、Gr3C2：1.6％、Mn：3％、Fe：1.5％、MoW合金：0.9％、W：3％、Mo：1.8％、Ti：47.1％和Gr：5％。
将其放到球磨机中，通过球磨机将其进一步磨碎，同时实现充分混合。其中，球磨时间为30min，球磨转速为80转/min。
后续的第二步至第七步，与实施例1中第二步至第七步的方式相同。
实施例6
本发明的一种耐高温陶瓷基复合材料，其主要元素的含量为：
C：5～46％，W：0.1～35％，Ni：1～35％，Mn：0.1～15％，Fe：0.1～15％，Mo：0.1～45％，Ti：1～68％，Gr：1～20％。本发明的耐高温陶瓷基复合材料的制作方法，包括如下步骤：
第一步，按照成分配比进行原料的配制，并置于球磨机中进行充分搅拌和混合。
原料为C、WC、FeNi合金、NiGr合金、TiC、Gr3C2、Mn、Fe、MoW合金、W、Mo、Ti和Gr。上述原料成分百分比为：C:13％、WC：3％、FeNi合金：3％、NiGr合金：2.6％、TiC：8.5％、Gr3C2：3.6％、Mn：3％、Fe：0.5％、MoW合金：0.9％、W：3％、Mo：1.8％、Ti：47.1％和Gr：10％。。
将其放到球磨机中，通过球磨机将其进一步磨碎，同时实现充分混合。其中，球磨时间为30min，球磨转速为80转/min。
后续的第二步至第七步，与实施例1中第二步至第七步的方式相同。
实施例7
本发明的一种耐高温陶瓷基复合材料，其主要元素的含量为：
C：5～46％，W：0.1～35％，Ni：1～35％，Mn：0.1～15％，Fe：0.1～15％，Mo：0.1～45％，Ti：1～68％，Gr：1～20％。本发明的耐高温陶瓷基复合材料的制作方法，包括如下步骤：
第一步，按照成分配比进行原料的配制，并置于球磨机中进行充分搅拌和混合。
原料为C、WC、FeNi合金、NiGr合金、TiC、Gr3C2、Mn、Fe、MoW合金、W、Mo、Ti和Gr。上述原料成分百分比为：C:13％、WC：2％、FeNi合金：3％、NiGr合金：2.6％、TiC：8.5％、Gr3C2：3.6％、Mn：3％、Fe：0.5％、MoW合金：0.9％、W：3％、Mo：1.8％、Ti：47.1％和Gr：11％。
将其放到球磨机中，通过球磨机将其进一步磨碎，同时实现充分混合。其中，球磨时间为30min，球磨转速为80转/min。
后续的第二步至第七步，与实施例1中第二步至第七步的方式相同。
实施例8
本发明的一种耐高温陶瓷基复合材料，其主要元素的含量为：
C：5～46％，W：0.1～35％，Ni：1～35％，Mn：0.1～15％，Fe：0.1～15％，Mo：0.1～45％，Ti：1～68％，Gr：1～20％。本发明的耐高温陶瓷基复合材料的制作方法，包括如下步骤：
第一步，按照成分配比进行原料的配制，并置于球磨机中进行充分搅拌和混合。
原料为C、WC、FeNi合金、NiGr合金、TiC、Gr3C2、Mn、Fe、MoW合金、W、Mo、Ti和Gr。上述原料成分百分比为：C:13％、WC：3％、FeNi合金：3％、NiGr合金：2.6％、TiC：8.5％、Gr3C2：3.6％、Mn：3％、Fe：0.5％、MoW合金：0.9％、W：2％、Mo：1.8％、Ti：47.1％和Gr：11％。
将其放到球磨机中，通过球磨机将其进一步磨碎，同时实现充分混合。其中，球磨时间为30min，球磨转速为80转/min。
后续的第二步至第七步，与实施例1中第二步至第七步的方式相同。
实施例9
本发明的一种耐高温陶瓷基复合材料，其主要元素的含量为：
C：5～46％，W：0.1～35％，Ni：1～35％，Mn：0.1～15％，Fe：0.1～15％，Mo：0.1～45％，Ti：1～68％，Gr：1～20％。本发明的耐高温陶瓷基复合材料的制作方法，包括如下步骤：
第一步，按照成分配比进行原料的配制，并置于球磨机中进行充分搅拌和混合。
原料为C、WC、FeNi合金、NiGr合金、TiC、Gr3C2、Mn、Fe、MoW合金、W、Mo、Ti和Gr。上述原料成分百分比为：C:13％、WC：3％、FeNi合金：3％、NiGr合金：2.6％、TiC：8.5％、Gr3C2：3.6％、Mn：3％、Fe：0.5％、MoW合金：0.9％、W：1％、Mo：1.8％、Ti：49.1％和Gr：10％。
将其放到球磨机中，通过球磨机将其进一步磨碎，同时实现充分混合。其中，球磨时间为30min，球磨转速为1000转/min。
后续的第二步至第七步，与实施例1中第二步至第七步的方式相同。
实施例10
本发明的一种耐高温陶瓷基复合材料，其主要元素的含量为：
C：5～46％，W：0.1～35％，Ni：1～35％，Mn：0.1～15％，Fe：0.1～15％，Mo：0.1～45％，Ti：1～68％，Gr：1～20％。本发明的耐高温陶瓷基复合材料的制作方法，包括如下步骤：
第一步，按照成分配比进行原料的配制，并置于球磨机中进行充分搅拌和混合。
原料为C、WC、FeNi合金、NiGr合金、TiC、Gr3C2、Mn、Fe、MoW合金、W、Mo、Ti和Gr。上述原料成分百分比为：C:13％、WC：3％、FeNi合金：3％、NiGr合金：2.6％、TiC：8.5％、Gr3C2：3.6％、Mn：3％、Fe：0.5％、MoW合金：0.9％、W：1.5％、Mo：1.8％、Ti：48.6％和Gr：10％。
将其放到球磨机中，通过球磨机将其进一步磨碎，同时实现充分混合。其中，球磨时间为30min，球磨转速为80转/min。
后续的第二步至第七步，与实施例1中第二步至第七步的方式相同。
实施例11
本发明的一种耐高温陶瓷基复合材料，其主要元素的含量为：
C：5～46％，W：0.1～35％，Ni：1～35％，Mn：0.1～15％，Fe：0.1～15％，Mo：0.1～45％，Ti：1～68％，Gr：1～20％。本发明的耐高温陶瓷基复合材料的制作方法，包括如下步骤：
第一步，按照成分配比进行原料的配制，并置于球磨机中进行充分搅拌和混合。
原料为C、WC、FeNi合金、NiGr合金、TiC、Gr3C2、Mn、Fe、MoW合金、W、Mo、Ti和Gr。上述原料成分百分比为：C:13％、WC：3％、FeNi合金：3％、NiGr合金：2.6％、TiC：10.5％、Gr3C2：1.6％、Mn：3％、Fe：0.5％、MoW合金：0.9％、W：3％、Mo：1.8％、Ti：52.1％和Gr：5％。
将其放到球磨机中，通过球磨机将其进一步磨碎，同时实现充分混合。其中，球磨时间为20min，球磨转速为80转/min。
第二步，将球磨均匀后的粉末与粘结剂进行混合，形成浆料。选用的粘结剂为液体石蜡。上述粘结剂，可将上述粉末充分均匀的混合到一起。粉末与粘结剂的混合重量比为12：1。
第三步，将混合的浆料放入预加工的模具中，对其加压预成型。成型为块状，板形等形状。其中，加压为2MPa。
第四步，将预置浆料的模具进行真空加热脱胶。加热温度为300℃，加热速度为1.5℃/min，保温时间为1h。
第五步，将脱胶处理后的坯料置于真空烧结炉中进行烧结成型，烧结温度为1300℃，烧结时间为18h。
第六步，向真空烧结炉中通入氮气，进行气氛保护和还原处理，其中氮气的含量为70％，通入氮气后保温0.6h。
第七步，停止加热，冷却。冷却采用随炉冷却的方式。
实施例12
本发明的一种耐高温陶瓷基复合材料，其主要元素的含量为：
C：5～46％，W：0.1～35％，Ni：1～35％，Mn：0.1～15％，Fe：0.1～15％，Mo：0.1～45％，Ti：1～68％，Gr：1～20％。本发明的耐高温陶瓷基复合材料的制作方法，包括如下步骤：
第一步，按照成分配比进行原料的配制，并置于球磨机中进行充分搅拌和混合。
原料为C、WC、FeNi合金、NiGr合金、TiC、Gr3C2、Mn、Fe、MoW合金、W、Mo、Ti和Gr。上述原料成分百分比为：C:10％、WC：3％、FeNi合金：3％、NiGr合金：2.6％、TiC：11.5％、Gr3C2：3.6％、Mn：3％、Fe：0.5％、MoW合金：0.9％、W：3％、Mo：1.8％、Ti：51.1％和Gr：6％。
将其放到球磨机中，通过球磨机将其进一步磨碎，同时实现充分混合。其中，球磨时间为10min，球磨转速为80转/min。
第二步，将球磨均匀后的粉末与粘结剂进行混合，形成浆料。选用的粘结剂为液体石蜡。上述粘结剂，可将上述粉末充分均匀的混合到一起。粉末与粘结剂的混合重量比为10：1。
第三步，将混合的浆料放入预加工的模具中，对其加压预成型。成型为块状，板形等形状。其中，加压为8MPa。
第四步，将预置浆料的模具进行真空加热脱胶。加热温度为600℃，加热速度为3℃/min，保温时间为3h。
第五步，将脱胶处理后的坯料置于真空烧结炉中进行烧结成型，烧结温度为1700℃，烧结时间为20h。
第六步，向真空烧结炉中通入氮气，进行气氛保护和还原处理，其中氮气的含量为70％，通入氮气后保温1h。
第七步，停止加热，冷却。冷却采用随炉冷却的方式。
磨损及力学性能。其中，在乙炔焰烧蚀30min后未见明显变化；其在室温到高温1580℃环境下的抗弯强度均在970MPa以上。具有良好的耐高温性能、耐磨性能、抗弯性能，可广泛应用在高载荷模具、高温轴承以及其它耐热耐磨零部件中，也适用于航空航天飞行器的热结构以及能源、化工等重工业的热防护部件上。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行变化、要素组合，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种耐高温陶瓷基复合材料，其特征在于：其主要元素的含量为：
C：5～46％，W：0.1～35％，Ni：1～35％，Mn：0.1～15％，Fe：0.1～15％，
Mo：0.1～45％，Ti：1～68％，Gr：1～20％。
2.一种如权利要求1所述的复合材料的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：按成分配比进行原料的配制，并置于球磨机中进行充分搅拌和混合；
S2：将球磨均匀后的粉末与粘结剂进行混合，形成固态料；
S3：将混合的固态料放入预加工的模具中，对其加压预成型；
S4：将放置固态料的模具进行真空加热脱胶；
S5：将脱胶处理后的坯料置于真空烧结炉中进行烧结成型。
3.根据权利要求2所述的复合材料的制作方法，其特征在于：还包括如下步骤：S6：向真空烧结炉中通入氮气。
4.根据权利要求3所述的复合材料的制作方法，其特征在于：还包括如下步骤：S7：停止加热、冷却。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的复合材料的制作方法，其特征在于：步骤S1中，球磨机的球磨时间为10min～60min，球磨转速为30～80转/min。
6.根据权利要求2-4中任一项所述的复合材料的制作方法，其特征在于：步骤S2中，粘结剂选自液体石蜡、氢化油类粘结剂、环氧树脂、醇酸树脂中至少之一或其组合；粉末与粘结剂的混合重量比为20:1～15:1。
7.根据权利要求2-4中任一项所述的复合材料的制作方法，其特征在于：步骤S3中加压为1MPa～10MPa。
8.根据权利要求2-4中任一项所述的复合材料的制作方法，其特征在于：步骤S4中加热温度为200～600℃，加热速度为0.5～3℃/min，保温时间为0.5h～5h。
9.根据权利要求2-4中任一项所述的复合材料的制作方法，其特征在于：步骤S5中烧结温度为1300℃～1800℃，烧结时间为15～26h。
10.根据权利要求3-4中任一项所述的复合材料的制作方法，其特征在于：步骤S6中氮气的含量为65～98％，通入氮气后保温0.5～1h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211617000.7A CN115821098A (zh) | 2022-12-15 | 2022-12-15 | 一种耐高温陶瓷基复合材料及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211617000.7A CN115821098A (zh) | 2022-12-15 | 2022-12-15 | 一种耐高温陶瓷基复合材料及其制造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115821098A true CN115821098A (zh) | 2023-03-21 |
Family
ID=85547523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211617000.7A Pending CN115821098A (zh) | 2022-12-15 | 2022-12-15 | 一种耐高温陶瓷基复合材料及其制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115821098A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101078071A (zh) * | 2006-05-26 | 2007-11-28 | 南京理工大学 | 宽温带自润滑镍铬合金基复合材料及其制备方法 |
| US20090074604A1 (en) * | 2007-09-19 | 2009-03-19 | Industrial Technology Research Institute | Ultra-hard composite material and method for manufacturing the same |
| CN101435047A (zh) * | 2008-12-19 | 2009-05-20 | 华中科技大学 | 含Ni-Cr粘结剂的金属陶瓷及其制备方法 |
| CN106011581A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-10-12 | 华中科技大学 | 一种含钒无磁Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法 |
| CN108728719A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-11-02 | 顾亚新 | 一种耐磨复合陶瓷材料及其生产工艺 |
| CN108823478A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-11-16 | 株洲金锐美新材料有限公司 | 超细高熵合金粘结相金属陶瓷及其制备方法 |
| CN109338193A (zh) * | 2018-05-10 | 2019-02-15 | 四川理工学院 | 一种无芯-环结构金属陶瓷合金及其制备方法 |
| CN112958774A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-06-15 | 北京工业大学 | 表面复合陶瓷铁基材料及其制备方法 |
-
2022
- 2022-12-15 CN CN202211617000.7A patent/CN115821098A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101078071A (zh) * | 2006-05-26 | 2007-11-28 | 南京理工大学 | 宽温带自润滑镍铬合金基复合材料及其制备方法 |
| US20090074604A1 (en) * | 2007-09-19 | 2009-03-19 | Industrial Technology Research Institute | Ultra-hard composite material and method for manufacturing the same |
| CN101435047A (zh) * | 2008-12-19 | 2009-05-20 | 华中科技大学 | 含Ni-Cr粘结剂的金属陶瓷及其制备方法 |
| CN106011581A (zh) * | 2016-05-18 | 2016-10-12 | 华中科技大学 | 一种含钒无磁Ti(C,N)基金属陶瓷及其制备方法 |
| CN109338193A (zh) * | 2018-05-10 | 2019-02-15 | 四川理工学院 | 一种无芯-环结构金属陶瓷合金及其制备方法 |
| CN108728719A (zh) * | 2018-06-11 | 2018-11-02 | 顾亚新 | 一种耐磨复合陶瓷材料及其生产工艺 |
| CN108823478A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-11-16 | 株洲金锐美新材料有限公司 | 超细高熵合金粘结相金属陶瓷及其制备方法 |
| CN112958774A (zh) * | 2021-01-21 | 2021-06-15 | 北京工业大学 | 表面复合陶瓷铁基材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7776255B1 (en) | Hollow shell and method of manufacture | |
| CN1281053A (zh) | 陶瓷相弥散强化合金及颗粒增强金属基复合材料制备方法 | |
| CN110102752B (zh) | 一种金属陶瓷用固溶合金粉末及制备方法 | |
| Luo et al. | Recent advances in the design and fabrication of strong and ductile (tensile) titanium metal matrix composites | |
| CN109338193B (zh) | 一种无芯-环结构金属陶瓷合金及其制备方法 | |
| CN106756599A (zh) | cBN‑高速钢复合材料及cBN‑高速钢复合材料的制备方法 | |
| CN105648263B (zh) | 一种高强度易加工铜基复合材料及其制备方法 | |
| CN1958817A (zh) | 一种利用放电等离子烧结制备高铌钛铝合金材料的方法 | |
| CN110735064A (zh) | 固相原位反应生成耐高温高强度TiC增强钛基复合材料及其制备方法 | |
| CN104550931A (zh) | 一种弥散颗粒增强铁基粉末冶金阀门及其制备方法 | |
| CN104550923A (zh) | 一种高温环境阀门用铁基粉末冶金材料及其制备方法 | |
| CN110499442B (zh) | 一种高强度抗腐蚀Cr3C2基轻质金属陶瓷合金及其制备方法 | |
| JP2021121690A (ja) | ＴｉＡｌ基合金およびその製造方法 | |
| US7297310B1 (en) | Manufacturing method for aluminum matrix nanocomposite | |
| CN110983152B (zh) | 一种Fe-Mn-Si-Cr-Ni基形状记忆合金及其制备方法 | |
| CN105803289B (zh) | 一种钨镍合金材料的制备方法 | |
| CN115821098A (zh) | 一种耐高温陶瓷基复合材料及其制造方法 | |
| CN114682774A (zh) | 一种球形Ti/TC4-TiC复合粉末及制备方法 | |
| CN104120361B (zh) | 一种粉末冶金复合材料及其制备方法 | |
| Guo et al. | Microstructure and mechanical properties of TiAl alloys with Gd densified by spark plasma sintering | |
| KR102130490B1 (ko) | 자동차 조향장치에 사용되는 철계금속부품 제조방법 | |
| CN111979441A (zh) | 一种铝基复合材料的制备方法 | |
| WO2001062420A1 (en) | Process for producing titanium carbide, titanium nitride, or tungsten carbide hardened materials | |
| CN114985749B (zh) | 一种可用于ods-w合金的氧化物-非晶复合粉体及其制备方法 | |
| CN111745153B (zh) | 一种3d打印制备车刀用合金粉末及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |