一種機械用碳化鎢增強鈦基復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及機械材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種機械用碳化鶴增強鐵基復(fù)合材料及其 制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 密封性是保證航空管路連接件安全性的首要基礎(chǔ)，屬于管路系統(tǒng)考核中非常關(guān)鍵 的技術(shù)指標，例如，對材料要求最高的液壓管路在飛機上分布廣、工作壓力大，一旦發(fā)生泄 漏將影響系統(tǒng)正常工作，甚至危及飛機安全。
[0003] 碳化鶴是一種由鶴和碳組成的化合物，為黑色六方晶體，有金屬光澤，硬度與金剛 石相近，為電、熱的良好導(dǎo)體。碳化鶴不溶于水、鹽酸和硫酸，易溶于硝酸一氨氣酸的混合酸 中。純的碳化鶴易碎，若滲入少量鐵、鉆等金屬，就能減少脆性。用作鋼材切割工具的碳化 鶴，常加入碳化鐵、碳化粗或它們的混合物，W提高抗爆能力。碳化鶴的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。碳化 鶴粉應(yīng)用于硬質(zhì)合金生產(chǎn)材料。
[0004] 鐵是20世紀50年代發(fā)展起來的一種重要的結(jié)構(gòu)金屬，鐵合金因具有強度高、耐蝕 性好、耐熱性高等特點而被廣泛用于各個領(lǐng)域。世界上許多國家都認識到鐵合金材料的重 要性，相繼對其進行研究開發(fā)，并得到了實際應(yīng)用。20世紀50-60年代，主要是發(fā)展航空發(fā)動 機用的高溫鐵合金和機體用的結(jié)構(gòu)鐵合金，70年代開發(fā)出一批耐蝕鐵合金，80年代W來，耐 蝕鐵合金和高強鐵合金得到進一步發(fā)展。鐵合金主要用于制作飛機發(fā)動機壓氣機部件，其 次為火箭、導(dǎo)彈和高速飛機的結(jié)構(gòu)件。
[0005] 現(xiàn)有鐵合金的技術(shù)研究方向主要集中在降低合金彈性模量，很少有人從機械密封 性方面去設(shè)計鐵合金材料體系。本發(fā)明利用碳化鶴高硬度、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定好、高溫抗氧 化性好的優(yōu)點，將碳化鶴與鐵合金制備成鐵基復(fù)合材料，在保證鐵合金的高強度、耐蝕性、 耐熱性的同時，降低彈性模量、提高塑性，從而使得該鐵基復(fù)合材料能夠應(yīng)用于機械密封技 術(shù)領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種兼具低彈性模量、高強度、高塑性的機械用碳化鶴增 強鐵基復(fù)合材料及其制備方法。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[000引一種機械用碳化鶴增強鐵基復(fù)合材料，按照質(zhì)量百分比計，由W下原料組成:碳化 鶴22-30%、鐵合金70-78%;所述的鐵合金由如下質(zhì)量百分比的組分組成：錯14-20%、鋒 0.2-0.6%、粗 1.5-2.2%、氧 0.12-0.18%、錠 0.08-0.15%，余量為鐵。
[0009] 作為本發(fā)明進一步的方案:按照質(zhì)量百分比計，由W下原料組成:碳化鶴25-28%、 鐵合金72-75% ;所述的鐵合金由如下質(zhì)量百分比的組分組成:錯15-18%、鋒0.3-0.5 %、粗 1.5-1.8%、氧 0.12-0.16%、錠 0.10-0.13%，余量為鐵。
[0010] 作為本發(fā)明進一步的方案:按照質(zhì)量百分比計，由W下原料組成:碳化鶴26%、鐵 合金74 % ;所述的鐵合金由如下質(zhì)量百分比的組分組成：錯16 %、鋒ο . 4 %、粗1.6 %、氧 0.14%、錠0.12%，余量為鐵。
[0011] 作為本發(fā)明進一步的方案:所述的碳化鶴的純度大于98%。
[0012] 所述的機械用碳化鶴增強鐵基復(fù)合材料的制備方法，包括W下步驟：
[0013] (1)鐵合金鑄錠的制備:將上述合金原料按照比例配比，壓制成合金電極;將合金 電極置于真空自耗電弧爐中進行烙煉，烙煉溫度為1250-1320°C，時間為1.8-2.化，得到鐵 合金液，經(jīng)960-1040°C均勻化處理32-4化后，得到鐵合金鑄錠；
[0014] (2)復(fù)合烙煉:按比例將碳化鶴和鐵合金鑄錠投入電爐中烙煉，烙煉溫度為1300-1350°C，開啟工頻電爐的震動裝置并同時用石墨棒進行攬拌，使二者均勻混合;進一步升高 電爐溫度至1350-1420°C并保持50-60min，得到復(fù)合鐵合金液；
[0015] (3)均勻化處理:將復(fù)合鐵合金液在1020-1080°C條件下進行均勻化處理12-1化， 得到化學(xué)成分均勻的鑄錠；
[0016] (4)連續(xù)鑄造:在980-1050°C條件下，采用連續(xù)鑄造的方式將鑄錠鑄造成復(fù)合板棒 材；
[0017] (5)固溶處理:將復(fù)合板棒材在780-850°C固溶處理60-90min后澤火，得到固溶處 理后的復(fù)合板棒材；
[0018] (6)時效處理:將固溶處理后的復(fù)合板棒材進行表面車加工處理，再在520-580°C 條件下進行時效處理30-50min，得到所述的機械用碳化鶴增強鐵基復(fù)合材料。
[0019] 作為本發(fā)明進一步的方案:所述的連續(xù)鑄造的溫度為1020-1040°C。
[0020] 作為本發(fā)明進一步的方案:所述的機械用碳化鶴增強鐵基復(fù)合材料的抗拉強度不 低于llOOMPa、屈服強度不低于950MPa、延伸率不低于11.2%、彈性模量不高于626口曰。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0022] 本發(fā)明通過將高硬度、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定好、高溫抗氧化性好的碳化鶴與鐵合金制 備成鐵基復(fù)合材料，在保證鐵合金的高強度、耐蝕性、耐熱性的同時，降低彈性模量、提高塑 性，從而使得該鐵基復(fù)合材料能夠應(yīng)用于機械密封技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明制得的鐵基復(fù)合材料 兼具低彈性模量、高強度、高塑性，其抗拉強度不低于llOOMPa、屈服強度不低于950M化、延 伸率不低于11.2%、彈性模量不高于62GPa。
【具體實施方式】
[0023] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述， 顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的 實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都 屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0024] 實施例1
[0025] 本發(fā)明實施例中，一種機械用碳化鶴增強鐵基復(fù)合材料，按照質(zhì)量百分比計，由W 下原料組成：碳化鶴22%、鐵合金78%;鐵合金由如下質(zhì)量百分比的組分組成：錯14%、鋒 0.6%、粗1.5%、氧0.18%、錠0.08%，余量為鐵;其中碳化鶴的純度大于98%。
[0026] 所述的機械用碳化鶴增強鐵基復(fù)合材料的制備方法，包括W下步驟：
[0027] (1)鐵合金鑄錠的制備:將上述合金原料按照比例配比，壓制成合金電極;將合金 電極置于真空自耗電弧爐中進行烙煉，烙煉溫度為1320°C，時間為1.化，得到鐵合金液，經(jīng) 1040°C均勻化處理3化后，得到鐵合金鑄錠；
[0028] (2)復(fù)合烙煉：按比例將碳化鶴和鐵合金鑄錠投入電爐中烙煉，烙煉溫度為1350 °C，開啟工頻電爐的震動裝置并同時用石墨棒進行攬拌，使二者均勻混合;進一步升高電爐 溫度至1420°C并保持50min，得到復(fù)合鐵合金液；
[0029] (3)均勻化處理:將復(fù)合鐵合金液在1080°C條件下進行均勻化處理12h，得到化學(xué) 成分均勻的鑄錠；
[0030] (4)連續(xù)鑄造:在1050°C條件下，采用連續(xù)鑄造的方式將鑄錠鑄造成復(fù)合板棒材；
[0031] (5)固溶處理:將復(fù)合板棒材在850°C固溶處理60min后澤火，得到固溶處理后的復(fù) 合板棒材；
[0032] (6)時效處理:將固溶處理后的復(fù)合板棒材進行表面車加工處理，再在580°C條件 下進行時效處理30min，得到所述的機械用碳化鶴增強鐵基復(fù)合材料。
[0033] 實施例2
[0034] 本發(fā)明實施例中，一種機械用碳化鶴增強鐵基復(fù)合材料，按照質(zhì)量百分比計，由W 下原料組成：碳化鶴30%、鐵合金70%;鐵合金由如下質(zhì)量百分比的組分組成：錯20%、鋒 0.2%、粗2.2%、氧0.12%、錠0.15%，余量為鐵;其中碳化鶴的純度大于98%。
[0035] 所述的機械用碳化鶴增強鐵基復(fù)合材料的制備方法與實施例1相同。
[0036] 實施例3
[0037] 本發(fā)明實施例中，一種機械用碳化鶴增強鐵基復(fù)合材料，按照質(zhì)量百分比計，由W 下原料組成：碳化鶴25%、鐵合金75%;鐵合金由如下質(zhì)量百分比的組分組成：錯15%、鋒 0.5%、粗1.5%、氧0.16%、錠0.10%，余量為鐵;其中碳化鶴的純度大于98%。
[0038] 所述的機械用碳化鶴增強鐵基復(fù)合材料的制備方法，包括W下步驟：
[0039] (1)鐵合