一種制備耐高溫鋁熔液熔蝕-磨損鐵基復合材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種制備耐高溫鋁熔液熔蝕-磨損鐵基復合材料的方法，制備方法包括梯度含鎳陶瓷預制體的制備和鐵基復合材料的制備，梯度含鎳陶瓷預制體的制備方法包括有選取機泡沫、陶瓷漿料的制備、有機泡沫浸漬法制備前驅(qū)體、陶瓷預制體的燒結(jié)成預制體，鐵基復合材料的制備包括砂型鑄造、鐵合金的熔煉及澆注。該復合材料中含鎳的梯度陶瓷與鐵合金形成梯度結(jié)合，在復合材料的界面處，陶瓷與金屬相互嚙合，界面清潔、無裂紋存在；網(wǎng)絡(luò)狀的陶瓷體發(fā)揮耐高溫鋁熔液熔蝕-磨損作用，同時限制鐵合金熔蝕鐵合金產(chǎn)物脫落，可有效提高復合材料的的耐金屬熔蝕-磨損性能。
【專利說明】一種制備耐高溫鋁熔液熔蝕-磨損鐵基復合材料的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復合材料【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種可提高耐鋁合金熔蝕-磨損性能的鐵基復合材料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在機械、冶金、采礦和汽車工業(yè)領(lǐng)域，對“三高”(即高強度、高性能、高精度)和“三耐”(即耐磨損、耐高溫、耐腐蝕)的復雜結(jié)構(gòu)零件的需求日益迫切，尤其是在熔煉、成形(鑄造)及熱浸鍍鋁生產(chǎn)等特殊條件下使用的坩堝、充液料筒、模具、夾具等零部件。這類材料往往面臨著高溫液態(tài)合金的腐蝕、高溫磨損等多種失效模式的共同作用。失效分析表明:互促進過程。高溫金屬液的腐蝕與溶解改變了接觸材料表面的結(jié)構(gòu)和相組成，造成接觸材料表面形貌、尺寸和性能如硬度、致密度和強度的改變，受相變內(nèi)應(yīng)力和局部熱應(yīng)力以及摩擦磨損效應(yīng)的協(xié)同作用，使得起初配合良好的雙方接觸表面磨損加劇。循環(huán)過后，與高溫金屬液相接觸的容器和夾具、模具表層因磨損作用而形成新的表層，重新受高溫金屬液的腐蝕與溶解作用，腐蝕與磨損的循環(huán)累積導致材料或工件過早失效。
[0003]耐高溫熔蝕一磨損材料的工作條件要求具有高溫強度、耐液態(tài)金屬腐蝕、熱沖擊以及優(yōu)異的耐磨性能。目前，國內(nèi)外普遍采用的耐高溫熔蝕一磨損材料主要分為兩大類，一是整體耐熔蝕一磨損材料,另一類是表面處理耐熔蝕一磨損材料。
[0004]陳維平添加鉻 、鎢輔加稀土獲得一種新型低合金灰鑄鐵，其組織為團粒狀索氏體和細小、分散的D型石墨，耐鋁液腐蝕性能大大提高，其使用壽命為普通灰鑄鐵坩堝的2倍以上。Mihelich研究了不同鈦基合金在625°C的A356鋁液中以205rpm轉(zhuǎn)動Ilh后的平均腐蝕速率，結(jié)果表明鈦基合金在動態(tài)鋁液環(huán)境下具有較好的耐鋁液腐蝕性能。Pagounis采用機械合金化-真空退火法制得Fe50Si50金屬間化合物套管，其在800°C鋁液中，初始腐蝕速度僅為0.00153g/ (m2-h)，在950°C條件下，腐蝕速度也僅為0.00248 g/(m2-h)，具有優(yōu)異的耐鋁液腐蝕性能和較好的抗熱震性能，可用作熱浸鍍鋁內(nèi)加熱器保護套管。Al2O3是使用最為廣泛的坩堝材料之一，在1000° C以下不為鋁液所浸潤，具有優(yōu)異的耐鋁液腐蝕性能。但Al2O3熱膨脹系數(shù)較大，抗熱震性差，受冷熱沖擊容易開裂，限制了其使用范圍；A1N可用作鋁熔煉爐和保溫爐的爐襯，AlN本質(zhì)上屬于惰性材料，具有優(yōu)異的耐鋁液腐蝕性能，并且有很高的硬度。SiC材料具備熱傳導性好，高溫機械強度高，抗氧化性、抗熱震性、抗腐蝕性好等優(yōu)點。但SiC性脆易斷，抗沖擊性能差，且制備困難，價格較貴。曾輝采用黑剛玉陶瓷、硅鐵合金及過共析鋼基體金屬經(jīng)液態(tài)成形法一次制成三層復合材料坩堝，其中硅鐵合金起連接作用，與鋁液直接接觸部分為黑剛玉陶瓷，和目前普遍使用的中硅球鐵相比，其抗鋁液侵蝕的能力可以提高10倍以上。Karger-Kocsis J介紹了一種鋼鐵陶瓷復合管，由內(nèi)到外分別為:陶瓷、過渡層和鋼，其中陶瓷主要成分為Al2O3，該復合管耐鋁液腐蝕性能為不銹鋼的10倍。
[0005]綜上，作為工業(yè)應(yīng)用的坩堝(如熔鋁)金屬材料如灰鑄鐵、球鐵、耐熱鋼，本身雖具有一定的耐鋁液腐蝕性能，但主要依靠在坩堝表面涂覆石墨涂層保護，使用壽命較短。鈦合金以及金屬間化合物耐鋁液腐蝕性能耐沖擊較好，但脆性大，抗熱沖擊性能差，燒結(jié)成形工藝復雜。陶瓷材料如A1203、A1N和SiC等熔點高、抗磨損，但脆性大且不耐熱沖擊，不適合作為大型容器和料筒使用。金屬/陶瓷復合材料則綜合了二者的優(yōu)勢，在耐高溫腐蝕、抗磨損及耐熱沖擊方面可以得到性能的平衡。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種制備耐熔蝕-磨損的鐵基復合材料新方法，采用表面包覆金屬鎳處理的梯度含鎳網(wǎng)絡(luò)陶瓷為增強相，采用砂型鑄造的方法制備鐵基復合材料，該復合材料中的網(wǎng)絡(luò)陶瓷發(fā)揮耐磨-耐熔蝕作用，鐵合金發(fā)揮韌性和耐熱沖擊作用，可提高復合材料的耐熔蝕-磨損性能。
[0007]為了達到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
本發(fā)明是一種制備耐高溫鋁熔液熔蝕-磨損鐵基復合材料的方法，制備方法包括梯度含鎳陶瓷預制體的制備和鐵基復合材料的制備，梯度含鎳陶瓷預制體的制備方法包括有選取機泡沫、陶瓷漿料的制備、有機泡沫浸潰法制備前驅(qū)體、陶瓷前驅(qū)體的燒結(jié)，鐵基復合材料的制備包括砂型鑄造、鐵合金的熔煉及澆注。
[0008]優(yōu)選的:梯度含鎳陶瓷預制體制備包括選擇有機泡沫、不同鎳含量陶瓷漿料的制備、有機泡沫浸潰法制備梯度含鎳多孔網(wǎng)絡(luò)陶瓷前驅(qū)體、陶瓷前驅(qū)體的燒結(jié)。
[0009]優(yōu)選的:所述陶瓷前驅(qū)體的制備所用原材料包括將有機泡沫浸潰陶瓷漿料，有機泡沫為不同孔徑的聚氨酯泡沫，陶瓷為商用氧化鋁、碳化硅或碳化鈦陶瓷粉體，粘結(jié)劑為PVA制劑或硅溶膠，分散劑為聚丙烯酸銨，漿料懸浮劑為羧甲基纖維素CMC，消泡劑為無水乙醇，絮凝劑為聚丙烯酰胺，稀釋劑為去離子水。
[0010]優(yōu)選的:陶瓷漿料在各個梯度層中鎳含量質(zhì)量分數(shù)分別為0wt%、10_15wt%、20-25wt% 和 30-40wt%，鎳粉< 40 μ m。
[0011]優(yōu)選的:陶瓷預制體的燒結(jié)采用真空燒結(jié)、二次升溫制度，200°C -400°c范圍內(nèi)升溫速率1°C /min，400°C保溫30min，保證有機泡沫在分解過程中不導致坯體的破壞；4000C _1500°C升溫速率5-8°C /min，1500°C保溫l_2h后燒結(jié)成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的陶瓷骨架。
[0012]優(yōu)選的:在燒結(jié)后的陶瓷預制體的表面進行浸潰硝酸鎳溶液、干燥、600°C氫氣還原，陶瓷預制體表面包覆一層金屬鎳。
[0013]優(yōu)選的:鐵基復合材料的制備方法采用砂型鑄造，將陶瓷預制體用鋼釘固定在型腔底部，鐵合金經(jīng)中頻感應(yīng)爐熔煉后進行澆注，澆注溫度1500-1650°C。
[0014]優(yōu)選的:鐵合金材質(zhì)為球墨鑄鐵、聞絡(luò)鑄鐵或低合金鋼。
[0015]一種制備耐高溫鋁熔液熔蝕-磨損鐵基復合材料的方法，制備包括如步驟下: 步驟一:混粉
將所選的用于制備含梯度金屬陶瓷前驅(qū)體的金屬粉與陶瓷粉機械混合，制備不同金屬含量的混合粉體，其中，按質(zhì)量分數(shù)計，金屬粉含量為0wt%、10-15wt%、20-25wt%和30-40wt% ；
步驟二:球磨
經(jīng)步驟一機械混合后的混合粉在氧化鋁質(zhì)磨罐、磨球的高能球磨機中球磨4h以上；然后依次加入粘結(jié)劑、分散劑、懸浮劑、消泡劑、稀釋劑，繼續(xù)球磨4-8h，獲得不同金屬含量的陶瓷漿料，所述原材料為金屬粉< 40μπι，以降低金屬的沉降速度；氧化鋁、碳化硅或碳化鈦陶瓷粉體，PVA制劑或硅溶膠作為粘結(jié)劑，聚丙烯酸銨作分散劑，羧甲基纖維素作漿料懸浮劑，無水乙醇作消泡劑，聚丙烯酰胺作絮凝劑，去離子水為稀釋劑；
步驟三:前驅(qū)體制備
將剪裁好的有機泡沫，浸入步驟二球磨法得到的不同金屬含量的陶瓷漿料，按照含金屬量從少到多的順序依次進行2-3掛漿，去除多余漿料后，進行常溫陰干后在放入干燥爐中加熱干燥，爐溫控制在80°C以下，防止開裂；
步驟四:陶瓷體燒結(jié)
所述陶瓷預制體的燒結(jié)采用真空燒結(jié)、二次升溫制度，200°C -400°C范圍內(nèi)升溫速率10C /min，400°C保溫30min，保證有機泡沫在分解過程中不導致坯體的破壞；400°C -1500°C升溫速率5-8°C /min，1500°C保溫l_2h后燒結(jié)成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的陶瓷骨架。
[0016]本發(fā)明的有效效果是:三維網(wǎng)絡(luò)陶瓷骨架與金屬基體界面的梯度結(jié)合，采用涂覆、摻雜等方式對網(wǎng)絡(luò)陶瓷結(jié)構(gòu)、陶瓷/金屬界面進行設(shè)計，保證二者之間界面結(jié)合良好且成分梯度分布，使二者在物理和力學匹配方面一致；采用中頻感應(yīng)爐熔煉鐵合金，砂型鑄造，工藝簡單，容易實現(xiàn)，可按照實際生產(chǎn)要求，制備各種零部件的成品或半成品；大部分不存在第二相的純金屬材料耐鋁溶液的熔蝕能力差，主要原因是金屬與鋁熔液之間形成MxAly金屬間化合物，屬于硬脆相物質(zhì)，容易在熔蝕層內(nèi)產(chǎn)生裂紋，在摩擦作用下導致大面積脫落，使得金屬的從新裸露，產(chǎn)生新的熔蝕層，本發(fā)明提供的鐵基復合材料，由于網(wǎng)絡(luò)陶瓷的存在，割裂了脆性的層狀金屬腐蝕層，將其限制在網(wǎng)孔中使之不易脫落，可有效阻止鋁合金熔液進一步侵蝕； 本發(fā)明提供的鐵基復合材料，連續(xù)網(wǎng)絡(luò)陶瓷存在，可發(fā)揮其“陰影效應(yīng)”，保護鐵合金基體，提高材料的整體耐磨損性能。
[0017]該復合材料中含鎳的梯度陶瓷與鐵合金形成梯度結(jié)合，在復合材料的界面處，陶瓷與金屬相互嚙合，界面清潔、無裂紋存在；網(wǎng)絡(luò)狀的陶瓷體發(fā)揮耐高溫鋁熔液熔蝕-磨損作用，同時限制鐵合金熔蝕鐵合金產(chǎn)物脫落，可有效提高復合材料的的耐金屬熔蝕-磨損性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為梯度含鎳陶瓷增強鐵合金復合材料制備流程圖；
圖2為梯度含鎳網(wǎng)絡(luò)陶瓷。
[0019]圖3為復合材料橫截面。

【具體實施方式】
[0020]為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述，該實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不對本發(fā)明的保護范圍構(gòu)成限定。
[0021]如圖1-3所示，本發(fā)明是一種制備耐高溫鋁熔液熔蝕-磨損鐵基復合材料的方法，所述制備方法包括梯度含鎳陶瓷預制體的制備和鐵基復合材料的制備，所述梯度含鎳陶瓷預制體的制備方法包括有選取機泡沫、陶瓷漿料的制備、有機泡沫浸潰法制備前驅(qū)體、陶瓷前驅(qū)體的燒結(jié)，所述鐵基復合材料的制備包括砂型鑄造、鐵合金的熔煉及澆注。
[0022]優(yōu)選的:所述梯度含鎳陶瓷預制體制備包括選擇有機泡沫、不同鎳含量陶瓷漿料的制備、有機泡沫浸潰法制備梯度含鎳多孔網(wǎng)絡(luò)陶瓷前驅(qū)體、陶瓷前驅(qū)體的燒結(jié)，所述梯度含鎳網(wǎng)絡(luò)陶瓷陶瓷制備方法為有機泡沫浸潰法，由于該方法實用性強、可實現(xiàn)多次涂覆掛漿，是實現(xiàn)梯度含鎳網(wǎng)絡(luò)陶瓷的最佳方法；所述陶瓷前驅(qū)體的制備所用原材料包括將有機泡沫浸潰陶瓷漿料，所述有機泡沫為不同孔徑的聚氨酯泡沫，有機泡沫為聚氨酯泡沫，泡沫形狀及孔徑規(guī)格可按實際應(yīng)用進行選擇，陶瓷為商用氧化鋁、碳化硅或碳化鈦陶瓷粉體，粘結(jié)劑為PVA制劑或硅溶膠，分散劑為聚丙烯酸銨，漿料懸浮劑為羧甲基纖維素CMC，消泡劑為無水乙醇，絮凝劑為聚丙烯酰胺，稀釋劑為去離子水，采用球磨法獲得所需的陶瓷漿料；陶瓷漿料在各個梯度層中鎳含量質(zhì)量分數(shù)分別為Owt%、10-15wt%,20-25wt%和30_35wt%，鎳粉≤40μm;所述陶瓷預制體的燒結(jié)采用真空燒結(jié)、二次升溫制度，200°C _400°C范圍內(nèi)升溫速率TC /min，400°C保溫30min，保證有機泡沫在分解過程中不導致坯體的破壞；4000C -1500°C升溫速率5-8°C /min，1500°C保溫l_2h后燒結(jié)成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的陶瓷骨架；在所述燒結(jié)后的陶瓷預制體的表面進行浸潰硝酸鎳溶液、干燥、600°C氫氣還原，陶瓷預制體表面包覆一層金屬鎳，目的是在澆注過程中，克服金屬熔液與陶瓷之間潤濕性差的問題，使得金屬熔液能夠順利填充多孔陶瓷孔隙；所述鐵基復合材料的制備方法采用砂型鑄造，將陶瓷預制體用鋼釘固定在型腔底部，鐵合金經(jīng)中頻感應(yīng)爐熔煉后進行澆注，澆注溫度1500-1650°C，所述鐵合金材質(zhì)為球墨鑄鐵、高鉻鑄鐵或低合金鋼。
[0023]制備耐高溫鋁熔液熔蝕-磨損鐵基復合材料的方法，制備包括如步驟下:
步驟一:混粉
將所選的用于制備含梯度金屬陶瓷前驅(qū)體的金屬粉與陶瓷粉機械混合，制備不同金屬含量的混合粉體，其中，按質(zhì)量分數(shù)計，金屬粉含量為0wt%、10-15wt%、20-25wt%和30-40wt% ；
步驟二:球磨
經(jīng)步驟一機械混合后的混合粉在氧化鋁質(zhì)磨罐、磨球的高能球磨機中球磨4h以上；然后依次加入粘結(jié)劑、分散劑、懸浮劑、消泡劑、稀釋劑，繼續(xù)球磨4-8h，獲得不同金屬含量的陶瓷漿料，所述原材料為金屬粉< 40μπι，以降低金屬的沉降速度；氧化鋁、碳化硅或碳化鈦陶瓷粉體，PVA制劑或硅溶膠作為粘結(jié)劑，聚丙烯酸銨作分散劑，羧甲基纖維素作漿料懸浮劑，無水乙醇作消泡劑，聚丙烯酰胺作絮凝劑，去離子水為稀釋劑；
步驟三:前驅(qū)體制備
將剪裁好的有機泡沫，浸入步驟二球磨法得到的不同金屬含量的陶瓷漿料，按照含金屬量從少到多的順序依次進行2-3掛漿，去除多余漿料后，進行常溫陰干后在放入干燥爐中加熱干燥，爐溫控制在80°C以下，防止開裂；
步驟四:陶瓷體燒結(jié)
所述陶瓷預制體的燒結(jié)采用真空燒結(jié)、二次升溫制度，200°C -400°C范圍內(nèi)升溫速率10C /min，400°C保溫30min，保證有機泡沫在分解過程中不導致坯體的破壞；400°C -1500°C升溫速率5-8°C /min，1500°C保溫l_2h后燒結(jié)成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的陶瓷骨架。
[0024]實施例一:
選用中國鋁業(yè)有限公司提供的造粒95瓷A1203陶瓷粉，粒徑在0.1~0.5mm范圍內(nèi)，主要組成:2.5wt%Si02、2.0 wt % CaO,0.5 wt %MgO，Al2O3余量，鎳粉的純度為 99.96%，平均粒徑為40Mm ;聚氨酯泡沫以及制備陶瓷料漿的各種試劑:流變劑為粘土，助燒劑為高嶺土和長石，粘結(jié)劑為PVA，是佛山司馬化工有限公司提供，型號:PAF35，解凝劑為合成電解，采用佛山司馬化工，型號:PC67，分散劑為聚丙烯酸銨，絮凝劑為聚丙烯酰胺，穩(wěn)定劑為羧甲基纖維素CMC，水溶劑去離子水和消泡劑無水乙醇C2H6O等。
[0025]采用球磨法制取陶瓷漿料，過程為:球磨40 h后的Ni 10被％、20被％與Al2O3陶瓷混合粉體中采用QM-3SP2行星式球磨機，球/料質(zhì)量比8:1，加入PVA粘結(jié)劑、少量無水乙醇、納米Al2O3顆粒、粘土、聚丙烯酸銨等，球磨4h后加入2wt%羧甲基纖維素CMC溶液，然后再球磨10h，制備出懸浮性流動性良好的含鎳陶瓷漿料，聚氨酯泡沫材料作為浸潰骨架，浸入到陶瓷料漿中制成泡沫前驅(qū)體試樣，進行人工擠壓的方式將多余漿料擠出泡沫體，在室溫下陰干；陰干后的坯體再經(jīng)干燥，干燥條件60-80°C，保溫10h，升溫制度分兩步進行真空燒結(jié):300-600°C緩慢升溫，保溫Ih ;1480°C保溫lh。
[0026]采用Ni (NO3)2.6H20溶液液相包覆+氫氣熱還原處理工藝，對泡沫陶瓷表面進行金屬化涂層處理，具體的工藝是:將一定量的綠色結(jié)晶體Ni (NO3)2.6H20固體溶于水中，制備硝酸鎳水溶液；將真空燒結(jié)的泡沫陶瓷體浸入入制備Ni (NO3)2溶液中，使陶瓷表面充分吸附Ni (NO3)2溶液，并經(jīng)低溫80°C干燥，干燥采用電阻干燥箱進行干燥，蒸出水分；對干燥的樣品進行Ni (NO3) 2加熱分解+氫氣還原處理，使陶瓷表面的Ni (NO3) 2首先發(fā)生分解，生成的N1被氫氣在600°C下還原，最終得到表面包覆鎳的陶瓷粉或陶瓷體。
[0027]用鋼釘釘在砂型底部，防止由于陶瓷的密度遠小于鐵合金而在澆注的過程中被鐵合金浮起來；將中頻爐熔煉好的高鉻鑄鐵熔液，通過側(cè)澆道的澆杯進行澆注，金屬液充滿型腔；冷卻至室溫，獲得三維網(wǎng)絡(luò)陶瓷/鐵合金復合材料。
【權(quán)利要求】
1.一種制備耐高溫鋁熔液熔蝕-磨損鐵基復合材料的方法，其特征在于:所述制備方法包括梯度含鎳陶瓷預制體的制備和鐵基復合材料的制備，所述梯度含鎳陶瓷預制體的制備方法包括有選取機泡沫、陶瓷漿料的制備、有機泡沫浸潰法制備前驅(qū)體、陶瓷前驅(qū)體的燒結(jié)成預制體，所述鐵基復合材料的制備包括砂型鑄造、鐵合金的熔煉及澆注。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種制備耐高溫鋁熔液熔蝕-磨損鐵基復合材料的方法，其特征在于:所述梯度含鎳陶瓷預制體制備包括選擇有機泡沫、不同鎳含量陶瓷漿料的制備、有機泡沫浸潰法制備梯度含鎳多孔網(wǎng)絡(luò)陶瓷前驅(qū)體、陶瓷前驅(qū)體的燒結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種制備耐高溫鋁熔液熔蝕-磨損鐵基復合材料的方法,其特征在于:所述陶瓷前驅(qū)體的制備所用原材料包括不同孔徑的聚氨酯泡沫，商用氧化鋁、碳化硅或碳化鈦陶瓷粉體，粘結(jié)劑為PVA制劑或硅溶膠，分散劑為聚丙烯酸銨，漿料懸浮劑為羧甲基纖維素CMC，消泡劑為無水乙醇，絮凝劑為聚丙烯酰胺，稀釋劑為去離子水。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述一種制備耐高溫鋁熔液熔蝕-磨損鐵基復合材料的方法，其特征在于:陶瓷漿料在各個梯度層中鎳含量的質(zhì)量分數(shù)分別為0wt%、10-15wt%、20-25wt% 和 30-40wt%，鎳粉< 40 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種制備耐高溫鋁熔液熔蝕-磨損鐵基復合材料的方法，其特征在于:所述陶瓷預制體的燒結(jié)采用真空燒結(jié)、二次升溫制度，200°C -400°C范圍內(nèi)升溫速率1°C /min，400°C保溫30min，保證有機泡沫在分解過程中不導致坯體的破壞；4000C -1500°C升溫速率5-8°C /min，1500°C保溫l_2h后燒結(jié)成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的陶瓷骨架。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種制備耐高溫鋁熔液熔蝕-磨損鐵基復合材料的方法,其特征在于:在所述燒結(jié)后的 陶瓷預制體的表面進行浸潰硝酸鎳溶液、干燥、600°C氫氣還原，陶瓷預制體表面包覆一層金屬鎳。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種制備耐高溫鋁熔液熔蝕-磨損鐵基復合材料的方法，其特征在于:所述鐵基復合材料的制備方法采用砂型鑄造，將陶瓷預制體用鋼釘固定在型腔底部，鐵合金經(jīng)中頻感應(yīng)爐熔煉后進行澆注，澆注溫度1500-1650°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述一種制備耐高溫鋁熔液熔蝕-磨損鐵基復合材料的方法，其特征在于:所述鐵合金材質(zhì)為球墨鑄鐵、高鉻鑄鐵或低合金鋼。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種制備耐高溫鋁熔液熔蝕-磨損鐵基復合材料的方法，其特征在于:所述制備包括如步驟下: 步驟一:混粉 將所選的用于制備含梯度金屬陶瓷前驅(qū)體的金屬粉與陶瓷粉機械混合，制備不同金屬含量的混合粉體，其中，按質(zhì)量分數(shù)計，金屬粉含量為0wt%、10-15wt%、20-25wt%和30-40wt% ； 步驟二:球磨 經(jīng)步驟一機械混合后的混合粉在氧化鋁質(zhì)磨罐、磨球的高能球磨機中球磨4h以上；然后依次加入粘結(jié)劑、分散劑、懸浮劑、消泡劑、稀釋劑，繼續(xù)球磨4-8h，獲得不同金屬含量的陶瓷漿料，所述原材料為金屬粉< 40μπι，以降低金屬的沉降速度；氧化鋁、碳化硅或碳化鈦陶瓷粉體，PVA制劑或硅溶膠作為粘結(jié)劑，聚丙烯酸銨作分散劑，羧甲基纖維素作漿料懸浮劑，無水乙醇作消泡劑，聚丙烯酰胺作絮凝劑，去離子水為稀釋劑； 步驟三:前驅(qū)體制備將剪裁好的有機泡沫，浸入步驟二球磨法得到的不同金屬含量的陶瓷漿料，按照含金屬量從少到多的順序依次進行2-3掛漿，去除多余漿料后，進行常溫陰干后在放入干燥爐中加熱干燥，爐溫控制在80°C以下，防止開裂； 步驟四:陶瓷體燒結(jié) 所述陶瓷預制體的燒結(jié)采用真空燒結(jié)、二次升溫制度，200 0C -400 °C范圍內(nèi)升溫速率10C /min，400°C保溫30min，保證有機泡沫在分解過程中不導致坯體的破壞；400°C -1500°C升溫速率5-8°C /mi n，1500°C保溫l_2h后燒結(jié)成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的陶瓷骨架。
【文檔編號】C22C33/00GK104073706SQ201410308135
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】楊少鋒, 陳維平, 張炎, 李蘇 申請人:南京工程學院