[发明专利]一种高耐磨铁基复合材料及其制备工艺

说明书

本发明提供一种高耐磨铁基复合材料及其制备工艺，所述复合材料由以下质量百分比的原料制成：石墨为1‑2％，钴粉为4.5‑4.8％，钛粉0.5‑1％，镁粉为1.2‑3％，硅粉为1.5‑1.9％，锆粉为0.1‑1.1％，锶粉为2‑2.5％，铪粉为0.3‑0.7％，镍粉0.2‑0.6％，助剂为5‑10％，余量为铁粉。该方法制得的高耐磨铁基复合材料具有优良的耐高温性能、良好的耐磨性能，不仅能满足使用需求，且该方法极大缩短了工艺时间，简化了工艺流程，有效提高了生产效率。

技术领域

本发明涉及金属复合材料加工领域，尤其涉及一种高耐磨铁基复 合材料及其制备工艺。

背景技术

铁基复合材料由于成本低、性能高，可根据不同需要改变增强相 和基体组织，是目前发展较快的金属基复合材料。传统的复合材料的 制备工艺较多，其中有铸造法、高温自蔓延法、粉末冶金法等，根据 增强相的形成方法有外加增强相法和原位合成增强相法。外加增强相 法有较大弊端，颗粒与基体的界面污染，基体与增强相的结合力较差； 颗粒在基体中分布均匀性较差，增强相的体积百分比受到限制。原位 合成增强相法具有明显的优势，但目前的铸造法不能够达到较高的体 积分数，耐磨性有限制，而粉末冶金法可以制备较高体积分数增强相 的复合材料，同时增强相是原位生成的，与基体的结合界面干净。

其中，由铁基材料制成的气门座是汽车发动机中重要零部件，在 发动机的配气机构中,气门座与气门协调配合共同对气缸起到密封的 作用。随着汽车快速发展，气门座在工作中受到多种力(机械冲击、高 温气体的冲刷和腐烛、灰尘的磨损、冷热应力交替)的共同作用,非常容 易产生形状变化、高温烧损，甚至产生断裂。在使用的传统的耐热钢 或特种合金铸铁气门座，会利用燃烧铅汽油时，燃烧气体中的P、S所 产生的含铅化合物附在气门座的外表面，从而起到润滑、减摩的作用。 然而,由于含铅汽油在燃烧时所释放的Pb、S等物质与金属共同作用易产 生高温腐烛导致气门座被破坏，并污染环境,所以含铅汽油已基本被停 止使用。这样气门座在工作过程中就会因为没有铅化物充当润滑剂的 作用，从而减少了气门座在使用过程中的寿命，这样就会很容易的产 生“气门下沉”甚至失效等问题，使发动机的动力性会严重下降，发动 机的性能以及整车的质量都会受到严重的影响。

综上所述，采取相应的工艺制备具有优良的耐高温性能、良好的 耐磨性能铁基成为延长气门座使用寿命的关键之一。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高耐磨铁基复 合材料及其制备工艺，该方法制得的高耐磨铁基复合材料具有优良的 耐高温性能、良好的耐磨性能，不仅能满足使用需求，且该方法极大 缩短了工艺时间，简化了工艺流程，有效提高了生产效率。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种高耐磨铁基复合材料，所述复合材料由以下质量百分比的原 料制成：石墨为1-2％，钴粉为4.5-4.8％，钛粉0.5-1％，镁粉为1.2-3％， 硅粉为1.5-1.9％，锆粉为0.1-1.1％，锶粉为2-2.5％，铪粉为0.3-0.7％， 镍粉0.2-0.6％，助剂为5-10％，余量为铁粉。

优选地，所述助剂由以下重量份原料组成：二硫化钼5-9份、硅油 50-60份和钛酸四丁酯10-25份。

一种高耐磨铁基的制备工艺，所述方法包括以下步骤：

S1、将上述各原料混合，加入球磨罐中进行磨球，干燥，得混合 粉末；

S2、将所述混合粉末装入石墨模具内，再将模具放置于加热设备 中，在真空度为2-20Pa条件下，以100～150℃/min的速度升温至 200-500℃，随后保温30-60s；

S3、经步骤S2后以50～100℃/min的升温速率继续升温至550～ 1250℃，保温1-10min后自然冷却，得到复合材料。