[发明专利]一种高密度铁基粉末冶金材料及其制备方法

说明书

本发明涉及粉末冶金材料技术领域，具体地说是一种高密度铁基粉末冶金材料及其制备方法，其特征在于该材料中含有的成分为Fe、Cu、Mo、Ni、C、纳米级的稀土氧化物，其中镍占0.5~4%，铜占0.2~3.0%，钼占0.2~0.8%，稀土氧化物占0.3~1.0%，碳占0.2~0.6%，其余为铁，制备方法的步骤如下：（1）混合氧化物粉末制备；（2）含有稀土氧化物的预合金粒子制备；（3）混合料混合及压坯压制；（4）高温烧结，通过上述方法制备的成品成分中含有0.3‑1.0wt.%稀土氧化物，烧结密度达到7.4~7.6g/cm³，热处理硬度HRC45~48，所制备的齿轮断齿强度为750~850MPa，具有制备流程短、致密度高、性能出色等优点。

技术领域

本发明涉及粉末冶金材料技术领域，具体地说是一种高密度铁基粉末冶金材料及其制备方法。

背景技术

众所周知，铁基粉末冶金制品是应用领域广泛的一种粉末冶金材料，其具有近净成形、性价比高等优势，广泛应用于机械装备、航空航天、汽车行业等领域，据统计占据了粉末冶金制品总量的90%。汽车行业是铁基粉末冶金制品用量最大的领域，单量汽车的铁基粉末冶金零件总重量间接表现了粉末冶金水平和汽车性能，我国汽车的铁基粉末冶金制品用量明显低于进口汽车。更重要的是，我国的粉末冶金研究及产业起步较晚，汽车上具有高性能的高密度铁基粉末冶金制品主要依赖进口。

目前国内技术难以通过传统粉末冶金技术一次烧结得到高密度铁基粉末制品，主要通过二次压制、二次烧结、温压、粉末锻造等方式增加铁基粉末冶金制品的密度，但由于生产效率低、周期长、成本高等因素，不适合大规模批量生产。为提高产业链质量及安全性，亟待研发出一条高密度铁基粉末冶金的规模化生产道路。在过去的资料中，常见的提高密度方法是增加润滑以减少摩擦力提高压坯密度，从而提升最终烧结制品的密度。但压制仅是铁基粉末冶金制品的一项工序，对密度的提升作用有限，需要对整条工艺进行优化以得到高密度的制品。

发明内容

本发明的目的是解决上述针对高密度铁基粉末冶金制品制备难度大、流程长、成本高的现状，提供一种制备流程短、致密度高、性能出色的高密度铁基粉末冶金材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高密度铁基粉末冶金材料，其特征在于该材料中含有的成分为Fe、Cu、Mo、Ni、C、纳米级的稀土氧化物，其中镍占0.5~4%，铜占0.2~3.0%，钼占0.2~0.8%，稀土氧化物占0.3~1.0%，碳占0.2~0.6%，其余为铁。

本发明所述的稀土氧化物为氧化镧、氧化钇或氧化铈中的一种或多种。

一种高密度铁基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于制备方法的步骤如下：

（1）混合氧化物粉末制备：将硝酸铁、硝酸铜、硝酸钼、硝酸镍及稀土元素硝酸盐在水中溶解混合得到硝酸盐水溶液，在加入甘氨酸后进行蒸发浓缩，燃烧后将得到氧化铁、氧化铜、氧化钼、氧化镍及稀土氧化物的均匀混合氧化物，将其破碎后得到混合氧化物粉末；

（2）含有稀土氧化物的预合金粒子制备：将步骤（1）中得到的混合氧化物粉末放置于氢气气氛下进行还原，在一定高温下还原后得到含有亚微米级稀土氧化物的预合金亚微米粒子，在冷却到一定条件后进行低氧分压钝化处理；

（3）混合料混合及压坯压制：

将步骤（2）中得到的预合金亚微米粒子与一定比例的碳源和润滑剂一同混合，混合后在一定条件下进行模压，得到压制坯；

（4）高温烧结：将步骤（3）得到的压制坯在一定条件下进行高温烧结，最终得到高密度铁基粉末冶金材料。