[发明专利]TiC/316L复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种TiC/316L复合材料的制备方法，属于金属材料领域。本发明包括以下步骤：将TiC与316L不锈钢粉末混合、干燥，得到混合粉末；将混合粉末与粘结剂混炼，得到混炼物料；将混炼物料依次进行造粒和注射成形，得到成形坯体；将成形坯体进行脱脂和烧结，得到TiC/316L复合材料。本发明制得的TiC/316L复合材料具有良好的力学性能，硬度为238～288HV，抗拉强度502～508MPa，摩擦系数0.55～0.70，磨损量较同工艺纯316L不锈钢烧结试件降低10～14％；在3.5％NaCl溶液中腐蚀电流密度为0.0079～0.0167mA/cm²，腐蚀电位‑0.706～‑0.676V。

技术领域

本发明涉及金属材料领域，尤其涉及一种TiC/316L复合材料及其制备方法。

背景技术

316L不锈钢作为一种现代结构材料，在工业发展和科技进步中具有重要的作用。316L不锈钢属于奥氏体不锈钢，其力学性能优越。因其无磁性和优良的焊接性能在机械、化工、海洋、轻工和石油等众多领域中都具有广泛的应用。随着现代工业的不断发展，对316L不锈钢材料性能的要求也不断提高，在高温、高压等环境中使用316L不锈钢的设备往往会因为内壁磨损、氧化腐蚀而报废，机器寿命严重缩短。316L不锈钢属于奥氏体不锈钢，由于其碳含量较低，碳等元素都被固溶在晶格里，冷却时不发生相变，故不能通过淬火提高其硬度。近年来人们运用材料复合化思路和先进的制备方法，探索研制弹性模量高、强度高、耐磨性能较好的结构功能一体化的陶瓷颗粒增强不锈钢复合材料。低密度、高强度和高硬度的陶瓷颗粒增强体加入到不锈钢基体中，在降低不锈钢密度的同时，提高了它的硬度和耐磨性能，同时保留了不锈钢基体优良的耐腐蚀性能，在机械、化工等领域有着巨大的应用前景。

TiC颗粒适合作为不锈钢复合材料增强体，这是因为TiC具有硬度高、抗氧化、耐腐蚀、比重小、热稳定性好等优异的物理化学性能，特别是它与316L不锈钢之间具有较好的化学相容性。高纯度的TiC颗粒已经商业化生产，成本较低，而且采用粉末注射成形制备，其在烧结过程中晶粒长大倾向较小，从而使复合材料具有优良的使用性能，是一种理想的增强体材料。

现有技术中经常采用粉末冶金技术如模压成形制备TiC/316L复合材料零件，制备的复合材料力学性能差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种TiC/316L复合材料及其制备方法。本发明制得的复合材料力学性能优异。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种TiC/316L复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将TiC与316L不锈钢粉末混合、干燥，得到混合粉末；

(2)将所述步骤(1)得到的混合粉末与粘结剂混炼，得到混炼物料；

(3)将所述步骤(2)得到的混炼物料依次进行造粒和注射成形，得到成形坯体；

(4)将所述步骤(3)得到的成形坯体进行脱脂和烧结，得到TiC/316L复合材料。

优选地，所述步骤(1)中的干燥温度为0～40℃，干燥时间为1～2h。

优选地，所述步骤(2)中的粘结剂包括以下质量百分比的组分：65～75％的石蜡，23～30％的高密度聚乙烯，2～5％的硬脂酸。

优选地，所述步骤(3)中注射成形的温度为140～160℃。

优选地，所述步骤(3)中注射成形的压力为60～90MPa。

优选地，所述步骤(3)中注射成形的时间为1～4s。

优选地，所述步骤(4)中脱脂依次包括溶剂脱脂和热脱脂。