CN1309107A - 生产制造大尺寸金属陶瓷制备方法及其产品 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属陶瓷制备方法及其产品,具体为一种大尺寸金属陶瓷制备方法及其产品。其特点是将按一定化学配比混合的粉末放入一定尺寸的钢制模具中,通过加热电阻丝引发模具中的反应物的反应,待燃烧反应结束后,待产品仍处于红热软化状态时,立即施加轴向载荷使产品材料致密化。钢制模具尺寸直径为φ25－1150m,高度为400－500mm。生产制造TiC－50Ni的配料按Ti、C、Ni重量百分比为3.5－4.5∶1∶5.5－4.5,Ni重量百分比1∶1。
Description
本发明属于金属陶瓷制备方法及其产品，具体为一种大尺寸金属陶瓷制备方法及其产品。
金属材料是一种由金属或合金一种或几种陶瓷所组成的非均质的复合材料。它既保持有陶瓷的高强度、高硬度、耐磨损、耐高温、抗氧化和化学稳定性等特性，又有较好的金属韧性和可塑性，是一类非常重要的工具材料和结构材料。用燃烧合成与同时致密化制备方法制备的金属陶瓷制复合材料具有广阔的应用前景，可以用作工具材料，如各种切削刀具、滑规、塞规、环规、规块、千分尺接头等，结构材料，如石化工业中各种密封环和阀门、铜挤压模具，丝和管拉模、芯杆、凿岩机底座、球磨装置、喷砂机喷嘴等，耐热材料，如发动机的，如小轴瓦、叶轮根部法兰、阀门、阀座、推杆、摇臂、偏心轮轴、热喷嘴以及活塞环等高温部件、喷气发动机的排气喷口和排气管、锅炉热交换器的保护零件、高温轴承、压铸机上压铸液态合金所用泵的叶轮和轴承等，耐腐蚀材料，如抗热盐水腐蚀与磨损的轴承与密封材料，制造油井阀门的阀球等。金属陶瓷的制备可采用热压法、粉末冶金法、热等静压法、熔体浸渍法、硼化反应烧结法、激光熔覆法和治射成型法等工艺。但这些传统的工艺在制备金属陶瓷过程中表现出了很多局限性，如工艺流程复杂，过程难以控制，烧结温区狭小，耗时耗能，制品成本高等。
本发明的目的在于提供一种复合界面结合更好、反应温度更高、反应速度快、材料的合成和致密化一步完成的生产制造大尺寸金属陶瓷制备方法及其产品。
本发明的目的是这样实现的：将按一定化学配比混合的粉末放入一定尺寸的钢制模具中，通过加热电阻丝引发模具中的反应物的反应，待燃烧反应结束后，待产品仍处于红热软化状态时，立即施加轴向载荷使产品材料致密化。钢制模具尺寸直径为φ25-1150m，高度为400-500mm。生产制造TiC-50Ni的配料按Ti、C、Ni重量百分比为3.5-4.5∶1∶5.5-4.5,Ni重量百分比1∶1，将混合的粉末放入钢制模具中，经5-150S燃烧后施加50-1050吨轴向压力载荷使产品致密化后在10-40S内埋入砂中，缓慢冷却20-24小时后，放入真空炉中，在165-185分钟内，使其由室温升到590-605℃后保温110-130分钟。生产制造TiC-40Ni的配料按Ti、C、Ni重量百分比为10-14∶3∶8-12,Ni重量百分比为3∶2将混合的粉末放入钢制模具中，经5-150S燃烧后施加50-1050吨轴向压力载荷，使产品致密化后在10-40S内埋入砂中，缓慢冷却20-24小时后，放入真空中，在165-185分钟内，使其由室温升到590-650℃后保温110-130分钟。
本发明的优点在于：陶瓷粒子在金属体内原位生成，避免了其它方法中外加陶瓷粒子所产生的污染，反应温度高、反应速度快、陶瓷粒子大小和分布较均匀、成本低廉，传统的粉末冶金技术则很难实现，甚至无法实现。
本发明的设备有一个钢制模具，一台点火装置，一台500吨的液压机。再加上一些辅助设备。本发明操作步骤如下：1、混料，将各元素粉末如Ti、C、Ni三种粉末按一定比例分别称量若干放入不锈钢球磨罐中干混24小时。混合后将粉末放入水循环干燥箱中，在＜90℃温度下，真空干燥24小时。2、填料，将混合均匀并干燥完毕的粉末填入直径为240mm，高度为30mm的钢制模具中，并施加一定的压力使其有一定的紧实度。在粉末的上表面放置电阻丝，并在电阻丝上方放置一个直经为240mm，高度为20mm的钢制垫块，电阻丝从垫块边缘引出，与点火装置连接上。3、燃烧合成与同时致密化，通过打开点火装置上的开关，加热电阻丝，激发模具中粉末的反应，待燃烧反应结束后，样品仍处于红热软化状态时立即施加轴向载荷使材料致密化。燃烧产品取出后，在30S(秒)内埋入砂中，缓慢冷却。4、热处理，待燃烧产品在砂中冷却24小时后，放入真空热处理炉中，升到600℃，保持2-4小时后，随炉冷却。5、实施例1：TiC-40Ni金属陶瓷，按Ti、C、Ni重量百分比为3.5∶1∶4.5的比例进行配料，配料放入不锈钢磨罐中干混24小时，混合后将粉末放入水循环干燥箱中，在＜90℃温度下，真空干燥24小时。将混合均匀并干燥完毕的粉末5Kg填入直径为240mm，高度为300mm的钢制模具中，并施加1吨的压力，使其有一定的紧实度。在粉末的上表面放置电阻丝，并在电阻丝上方放置一个直径为240mm，高度为20mm的钢制垫块，电阻丝从垫块边缘引出，与点火装置连接上。通过打开点火装置上的开关，加热电阻丝，激发模具中粉末的反应，待25S(秒)后，立即施加轴向400吨的载荷使材料致密化。保压8S(秒)后取出燃烧产品，在30秒(S)内埋入砂中，缓慢冷却。燃烧产品在砂中冷却24小时后，放入真空热处理炉中，在3小时内升到600℃后保温4小时后，随炉冷却。实施例2：TiC-50Ni金属陶瓷，按Ti、C、Ni重量百分比为4∶1∶5的比例进行配料，配料放入不锈钢磨罐中干混24小时，混合后将粉末放入水循环干燥箱中在＜90℃温度下，真空干燥24小时。将混合均匀并干燥完毕的粉末5Kg填入直径为240mm，高度为300mm的钢制模具中，并施加1吨的压力使其有一定的紧实度。在粉末的上表面放置电阻丝，并在电阻丝上方放置一个直径为240mm，高度为20mm的钢制垫块，电阻丝从垫块边缘引出，与点火装置连接上。通过打开点火装置上的开关，加热电阻丝，激发模具中粉末的反应，待30S(秒)后，立即施加轴向400吨的载荷使材料致密化。保压10S(秒)后取出燃烧产品，在30S(秒)内埋入砂中，缓慢冷却。燃烧产品在砂中冷却24小时后，放入真空热处理炉中，在3小时内升到600℃后保温2小时后，随炉冷却。本发明的产品组织均匀，致密性好，孔隙率＜1％，硬度高，HRA＞85，强度高，弯曲强度＞1000MPa，耐腐蚀、耐磨性、耐高温性。成本仅为传统粉末冶金方法的50％。
Claims (4)
1、一种生产制造大尺寸金属陶瓷制备方法及其产品，其特征是：将按一定化学配比混合的粉末放入一定尺寸的钢制模具中，通过加热电阻丝引发模具中的反应物的反应，待燃烧反应结束后，待产品仍处于红热软化状态时，立即施加轴向载荷使严品材料致密化。
2、根据权利要求1所述的生产制造大尺寸金属陶瓷制备方法及其产品，其特征是：钢制模具尺寸直径为φ25-1150m，高度为400-500mm。
3、根据权利要求1所述的产生制造大尺寸金属陶瓷制备方法及其产品，其特征是：生产制造TiC-50Ni的配料按Ti、C、Ni重量百分比为3.5-4.5∶1∶5.5-4.5，Ni重量百分比1∶1，将混合的粉末放入钢制模具中，经5-150S燃烧后施加50-1050吨轴向压力载荷使产品致密化后在10-40S内埋入砂中，缓慢令却20-24小时后，放入真空炉中，在165-185分钟内，使其由室温升到590-605℃后保温110-130分钟。
4、根据权利要求1所述的一种生产制造大尺寸金属陶瓷制备方法及其产品，其特征是：生产制造TiC-40Ni的配料按Ti、C、Ni重量百分比为10-14∶3∶8-12，Ni重量百分比为3∶2将混合的粉末放入钢制模具中，经5-150S燃烧后施加50-1050吨轴向压力载荷，使产品致密化后在10-40S内埋入砂中，缓慢冷却20-24小时后，放入真空中，在165-185分钟内，使其由室温升到590-650℃后保温110-130分钟。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101244939B (zh) * | 2008-03-18 | 2012-06-27 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 气氛热压烧结制备大尺寸压电陶瓷的方法 |
| CN105484891A (zh) * | 2015-12-01 | 2016-04-13 | 贵州大学 | 一种新型活塞及其制作方法 |
| CN107910148A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-04-13 | 孝感华工高理电子有限公司 | 一种汽车加热器用大尺寸ptc芯片制作方法 |
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2000
- 2000-12-01 CN CN 00133680 patent/CN1309107A/zh active Pending
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| CN107910148A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-04-13 | 孝感华工高理电子有限公司 | 一种汽车加热器用大尺寸ptc芯片制作方法 |
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