[发明专利]一种热压烧结颗粒增强锌基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种热压烧结颗粒增强锌基复合材料及其制备方法，属于复合材料制备技术领域。

背景技术

锌合金具有优越的力学性能、良好的低温铸造性能以及加工性能，在机械、电子、化工等众多领域得到越来越广泛的应用。为了解决锌合金溶点较低、耐热性较差、100℃以上抗拉强度降低等缺陷，近年来国内外材料界开始研宄以短纤维、晶须、颗粒为增强相的锌基复合材料。研宄发现，相比于基体合金，锌基复合材料有很多优点：耐磨性、耐高温性提高，弹性、疲劳寿命和硬度也明显上升，热膨胀系数降低，这些优异的性能扩大了锌基复合材料在运载车辆和机械设备的转轮、传动轮齿以及使用温度较高的轴瓦、轴承等特殊耐磨部件中的应用范围。

目前，锌基复合材料的制备工艺主要有原位反应生成法、压力浸渗铸造法、搅拌铸造法和挤压铸造法等。但是通过熔铸法制备的锌基复合材料的内部化学反应过程和反应程度很难完全掌握，增强相的组成成分和总的生成含量也不易控制，而且铸造法不易制备出高体积分数含量的陶瓷颗粒增强锌基复合材料。

相比之下，热压烧结法与普通烧结和无压烧结相比，可以明显缩短保温时间，利用热压工艺可以制得密度大、组织均匀、不易发生变形的样品。由于热压烧结不用加热炉，压制压力低不仅可保持被加工金属粉末原来的化学成分还对粉料工艺性质的敏感性小，因此通常能使得热压温度低于常规烧结温度。

中国专利CN101603135A公开了一种次纳米级微珠增强高铝锌基合金复合材料及其制备工艺，采用挤压铸造法，基体为高铝ZA30合金，增强体为纳米级微珠。该方法制备工艺复杂，并且不能制备出高体积分数增强体的Zn基复合材料(增强体占基体质量的1-6wt％)。中国专利CN103484702A公开了一种Cr₂AlC颗粒增强Zn基复合材料及其制备方法，基体采用纯Zn粉末，增强体陶瓷粉末选择Cr₂AlC颗粒(增强体占复合材料体积的1-30％，换算后占复合材料质量的0.73-23.82％)。由于基体是纯Zn，导致Zn基复合材料的耐高温性能差，硬度较低，增强体Cr₂AlC的体积分数为1％～10％时(质量百分数0.73-7.50％)，复合材料的硬度平均值仅为69.7HV。采用Cr₂AlC颗粒作为增强体，需要在烧结前对颗粒进行制备，极大的增加了生产成本，同时减小了锌基复合材料的生产效率。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足之处，提供一种热压烧结颗粒增强锌基复合材料及其制备方法。

本发明一种热压烧结颗粒增强锌基复合材料；其原料由Zn粉、Al粉、Cu粉以及TiB₂粉按质量比，

Zn粉：Al粉：Cu粉：TiB₂粉＝50-90：15-40：1-3：1-20、优选为Zn粉：Al粉：Cu粉：TiB₂粉＝60-80：20-36：1.5-2.5：1-15、进一步优选为Zn粉：Al粉：Cu粉：TiB₂粉＝62.8-76.2：22-35：1.8-2.2：2-12。

本发明一种热压烧结颗粒增强锌基复合材料；所述Zn粉的纯度大于等于99.9％。

本发明一种热压烧结颗粒增强锌基复合材料；所述Zn粉的粒度为1-10μm、优选为1-5μm、进一步优选为2.5-4.5μm。

本发明一种热压烧结颗粒增强锌基复合材料；所述Al粉的纯度大于等于99.9％，优选大于等于99.99％。

本发明一种热压烧结颗粒增强锌基复合材料；所述Al粉的粒度为10-30μm、优选为20-25μm、进一步优选为21.5-23.5μm。

本发明一种热压烧结颗粒增强锌基复合材料；所述Cu粉的纯度大于等于99.9％，优选大于等于99.99％。

本发明一种热压烧结颗粒增强锌基复合材料；所述Cu粉的粒度为0.5-5.5μm、优选为1.5-3.5μm、进一步优选为2.0-3.0μm。

本发明一种热压烧结颗粒增强锌基复合材料；所述TiB₂粉的纯度大于等于99.9％，优选大于等于99.99％。

本发明一种热压烧结颗粒增强锌基复合材料；所述TiB₂粉的粒度为1.5-5.5μm、优选为2.5-4.5μm、进一步优选为3.5-4.0μm。

本发明一种热压烧结颗粒增强锌基复合材料的制备方法；包括下述步骤：

步骤一