[发明专利]一种高性能碳钢的制备方法

摘要

本发明提供了一种高性能碳钢的制备方法，(1)将铁基粉末与高纯石墨球同时加入三维振动混粉机进行三维振动混粉，振动频率为10～80Hz，振动时间为10min～10h；(2)将三维振动混粉后的粉体进行放电等离子体活化及致密化烧结，烧结温度为1150～1300℃，升温速率为20～200℃/min，烧结压力为10MPa～50MPa，保温时间为5～120min；完成高性能碳钢的制备；采用本发明制备的碳钢内部晶粒呈现出独特的铁碳化合物FeχC(χ＝1～3)型结构,从晶粒表面到晶粒心部χ均匀增大；同时，铁碳化合物FeχC作为增强体，在活化及致密化烧结过程中相互连接形成连续三维空间网络结构，使得材料的力学性能、电学性能及热学性能大幅度提高。

主权项

1.一种高性能碳钢的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：①称取质量为m的铁基粉末与高纯石墨球加入三维振动混粉机，利用三维振动混粉机机对铁基粉末与高纯石墨球的混合物进行三维振动混粉，通过三维振动混粉使待包覆铁基粉末与高纯石墨球间产生摩擦力与剪切力，对高纯石墨球进行机械剥离的同时将剥离下来的少层石墨均匀包覆在铁基粉末上；铁基粉末与高纯石墨球的初始加入量之比为0.1:1～10:1，振动频率为10～80Hz，振动时间为10min～10h；②振动混粉结束后，将高纯石墨球取出，称量高纯石墨球的质量，通过控制三维振动混粉的振动频率和振动时间来控制高纯石墨加入量m0；步骤2：将三维振动混粉后的粉体加入到模具中，置入放电等离子体活化烧结炉中进行放电等离子体活化及致密化烧结，烧结温度为1150～1300℃，升温速率为20～200℃/min，烧结压力为10～50MPa，保温时间为5～120min，炉冷至室温即得到高性能碳钢；制备的碳钢内部晶粒呈现出铁碳化合物FeχC型结构，其中χ＝1～3,从晶粒表面到晶粒心部χ均匀增大；同时，铁碳化合物FeχC作为增强体，在活化及致密化烧结过程中相互连接形成连续三维空间网络结构。