[发明专利]一种润湿性强的金属陶瓷预制体制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种润湿性强的金属陶瓷预制体制备方法及应用，包括:按粘结剂、金属粉、陶瓷颗粒质量比为0.4:3:7~0.5:4:8的比例将粘结剂与陶瓷颗粒、金属粉用搅拌机均匀混合，利用粘结剂将金属粉均匀粘附在陶瓷颗粒表面,得到被粘结剂包覆的金属陶瓷颗粒，使陶瓷颗粒表面形成与金属液润湿性良好的包覆层；将得到的混合物料填充到模具中，冲压定型后，取出定型的物料，干燥后得到金属陶瓷预制体。该金属陶瓷预制体用于制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料。本发明经济方便、快捷、适用性强，可以提高复合层抗冲击作用，提高工件使用性能。

技术领域

本发明涉及一种金属陶瓷预制体，具体地说是一种润湿性强的金属陶瓷预制体制备方法及应用。

背景技术

在冶金、电力、煤炭、水泥、工程机械等行业领域，传统的耐磨、耐热材料，例如耐磨白口铸铁、高锰钢、合金钢、耐热钢等，因消耗量大、使用寿命短已很难满足苛刻的生产需求。运用陶瓷的耐磨、耐腐蚀性和金属材料的高强度、高韧性相结合的金属陶瓷复合材料具有很大的应用前景。

目前制备金属陶瓷预制体的方法是通过陶瓷颗粒与金属粉混合烧结或粘结而成，再与熔融金属基体复合，获得所需复合材料。但金属粉在金属液熔渗过程中吸热过多，很容易在结合区形成缩孔缺陷，影响复合区整体性能，没有从根本上解决陶瓷颗粒与金属液浸润性问题。

陶瓷存在与金属液难以浸润，脆性较大的缺点还易造成此类材料在应用过程中发生颗粒脱落及碎裂等严重失效行为，这成为此类复合材料技术障碍。有厂家提出增加预制体的孔隙率，在陶瓷配料中添加造孔剂，利用造孔剂在坯体中占据一定的空间，然后经过烧结，陶瓷颗粒间的造孔剂完全分解，形成孔洞，但孔洞分布的均匀性较差，金属液难以均布渗透预制体。

对于金属陶瓷来说，要使其具有理想的性能，主要问题是如何把两个以上的相结合起来，获得理想的结构。相界面的润湿性、化学反应以及组分的溶解对相界面的结合都有着重要的影响。（1）如何改善金属对陶瓷的润湿性，从而改善材料烧结及机械性能；（2）对于金属陶瓷来说，除考虑整体膨胀系数外，还要考虑组元材料热膨胀系数的差别，如果差别太大，会使材料在急冷、急热条件下产生巨大的热应力，甚至使材料产生裂纹和断裂。这二点成为当前金属陶瓷材料制备的一个重要环节。

发明内容

为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种润湿性强的金属陶瓷预制体制备方法及应用，在考虑生产成本及设备需求情况下，对预制体制备进行合理的设计，经济方便、快捷、适用性强，可以提高复合层抗冲击作用，提高工件使用性能。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种润湿性强的金属陶瓷预制体制备方法，其特征在于包括如下步骤:

（1）按粘结剂、金属粉、陶瓷颗粒质量比为0.4:3:7~0.5:4:8的比例将粘结剂与陶瓷颗粒、金属粉用搅拌机均匀混合，利用粘结剂将金属粉均匀粘附在陶瓷颗粒表面,得到被粘结剂包覆的金属陶瓷颗粒，使陶瓷颗粒表面形成与金属液润湿性良好的包覆层；

(2)将步骤(1)得到的混合物料填充到模具中，冲压定型后，取出定型的物料，干燥后得到金属陶瓷预制体,干燥条件为：温度升高到200~250℃，其中升温速率80~150℃/h，升温至设定温度后随炉冷却至常温。

所述陶瓷颗粒为的颗粒大小为10-20目，陶瓷材料为：锆刚玉、黑刚玉、碳化硅、碳化硼或碳化钛；

所述粘结剂为：水玻璃、硅溶胶无机粘结剂中的一种或者两种以上按任意比例混合。

所述金属粉为FeCrC自熔合金粉,其加入量为陶瓷颗粒质量的25%~35%，粉末粒度为0.5~30um。

所述金属陶瓷预制体为呈蜂窝状结构，蜂窝孔型为圆形或正多边形，各个蜂窝孔间的壁厚为4~30mm，金属陶瓷预制体厚度5~110mm。

所述包覆层的厚度为0.1~1mm。