[发明专利]一种原位合成Fe-FeAl2O4复合材料的制备方法

说明书

一种原位合成Fe‑FeAl₂O₄复合材料的制备方法，包括以下步骤：将Fe粉、Fe₂O₃粉和Al₂O₃粉三种原料分别按质量百分比为50%~84%、5%~18%、11%~33%称重，并将上述三种原料置于容器中混磨均匀，得到混均粉体；将混均粉体放入烘干箱中烘干，且烘干时烘干箱内的真空度抽至80~120Pa；以及将烘干后的混均粉体在高温真空气氛下热压烧结，以使部分Fe还原Fe₂O₃形成氧化亚铁，氧化亚铁与Al₂O₃反应生成铁铝尖晶石，铁铝尖晶石并与未参与反应的剩余Fe相结合制备得到Fe‑FeAl₂O₄复合材料，本发明制备得到的Fe‑FeAl₂O₄复合材料界面间相容性好、润湿性好；而且，本发明的原位合成Fe‑FeAl₂O₄复合材料的制备方法整个流程操作简单、生产成本低。

技术领域

本发明涉及金属基复合材料领域，具体涉及一种原位合成Fe-FeAl₂O₄复合材料的制备方法。

背景技术

金属基复合材料(metal matrix composite, 简称MMCs)通常由金属基体和一种或多种不同的增强材料加工而成，具有优异的导热性能和力学性能。

目前，生产和实际应用的一般是以轻金属合金为基体的复合材料，特别是以镁合金、铝合金和钛合金为基体的复合材料，以及以稳定陶瓷弥散颗粒增强镍为基体的高温合金。

以轻金属合金为基体的复合材料具有良好的力学性能，在飞机和汽车生产技术、国防技术和航天技术中已得到了应用，但因价格偏高，用量较少，不足以推动其发展。于是又在民用领域探寻机遇，但大多数MMCs还是因为成本偏高失去了与其它材料竞争的机会。

鉴于此，研发低成本、高性能、广泛应用于人们生活中的复合材料十分迫切。随着工业的发展，钢铁的生产难以满足现代人们的需求，而铁基复合材料结合陶瓷和钢铁材料的优点融为一体顺势而出。一方面由于金属铁熔点高、比强度小，以铁为基体的复合材料研究较少，另一方面有金属铁具有良好的延展性和导电性等，还有很大的开发利用价值，并且我国每年的钢铁产量居多，所以价格低廉、性价比高的铁基复合材料必将会推动钢铁产业进一步发展。

以铁为基体，TiC、Al₂O₃、VC等不同增强颗粒采用粉末冶金法制备出铁基复合材料可用作飞机发动机燃料泵转子、模具、夹具、飞机刹车片等，但上述研究者用此方法得到的复合材料出现了增强相不均匀、润湿性较差等问题。

同样以铁为基体，TiC为增强颗粒采用搅拌铸造法制备出铁基复合材料可用作低价整体耐磨材料、采矿机械等大型复杂零件，但面临的问题是制造出的复合材料强度这方面还有待提高，需要二次加工，也存在增强物与金属间润湿性不好的问题。

发明内容

基于此，本发明提供了一种原位合成Fe-FeAl₂O₄复合材料的制备方法，以解决现有技术制备得到的复合材料存在增强相不均匀、润湿性较差以及强度较差的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种原位合成Fe-FeAl₂O₄复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

将Fe粉、Fe₂O₃粉和Al₂O₃粉三种原料分别按质量百分比为50%~84%、5%~18%、11%~33%称重，并将上述三种原料置于容器中混磨均匀，得到混均粉体；

将混均粉体放入烘干箱中烘干，且烘干时烘干箱内的真空度抽至80~120Pa；以及