[发明专利]一种原位混杂颗粒增强铁基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种原位混杂颗粒增强铁基复合材料及其制备方法，通过将各组分之间充分混合，压制成型，高温烧结，最终得到由8‑10％Al₂O₃、2‑4％TiC、1‑2％C、0.2‑0.5％MgF₂、0.04‑0.05％Cu、0.01‑0.02％Ni和Fe组成的铁基复合材料。本发明通过原位生成TiC、Al₂O₃混杂颗粒解决了钢铁材料与Al₂O₃颗粒材料的密度差较大，界面润湿性较差的问题，进一步提高了铁基复合材料的性能。本发明具有良好的力学性能和成形能力，可以广泛应用于要求高强度、高硬度的形状复杂零件上，在冶金、交通运输等领域有着广泛的应用。

技术领域

本发明涉及的是一种复合材料技术领域的铁基材料，具体涉及一种原位混杂颗粒增强铁基复合材料及其制备方法。

背景技术

钢铁材料时最常用的金属材料，具有优良的机械性能，还可以添加各种合金元素(如镍、铜、铬、锰、钨、钼等)来提高其性能，并且可以很方便地通过热处理来改变其组织和改善机械性能，以便适应不同工况条件的要求。近年来重点研究领域之一是向钢铁材料中添加各种耐磨颗粒，以提高其比强度、比刚度和耐磨性。

Al₂O₃具有高硬度、高耐磨性、良好的化学稳定性，即使在高温工况条件下，依然能保持良好的性能，Al₂O₃颗粒增强铁基复合材料比较充分地利用了钢铁材料和Al₂O₃材料的特点，综合性能优良。

但钢铁材料与Al₂O₃颗粒材料的密度差较大，界面润湿性较差，一般需要采取粉末冶金方法或其他特殊工艺措施，才能克服两者密度差大和润湿性差大的问题，影响了铁基复合材料的性能。同时采用外加颗粒的制备工艺复杂，成本较高，不利于推广应用，且本公司在研制Al₂O₃颗粒增强铁基复合材料时发现，Al₂O₃颗粒的含量在体系中所占比例过大时，生成的材料表面出现白色颗粒，表明Al₂O₃颗粒含量过高则无法与铁基良好的结合，影响材料的均一性，且Al₂O₃颗粒的铁基材料的性能需要进一步提高。

本发明成在Al₂O₃颗粒增强铁基材料中加入TiC、MgF₂颗粒来改善Al₂O₃颗粒铁基材料的性能，提高了Al₂O₃颗粒增强铁基复合材料的强度、耐磨性、韧性。该铁基复合材料刚度好、耐磨性高、价格低，可应用于飞机、车辆等行业制造摩擦材料和制动材料。

发明内容

发明目的：提供一种原位混杂颗粒增强铁基复合材料，无需采用特殊制备方法，可制备强度、耐磨性、韧性良好的铁基复合材料。

技术方案：本发明制备了一种原位混杂颗粒增强铁基复合材料，由以下质量百分数的组分组成：8-10％Al₂O₃、2-4％TiC、1-2％C、0.2-0.5％MgF₂、0.04-0.05％Cu、0.01-0.02％Ni，余量为Fe。

优选地，原位混杂颗粒增强铁基复合材料，所述复合材料的组分为9％Al₂O₃、3％TiC、1％C、0.4％MgF₂、0.05％Cu、0.01％Ni，余量为Fe。