專利名稱：一種制備WCp增強(qiáng)鐵基表層復(fù)合材料用復(fù)合劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制備復(fù)合材料過(guò)程中使用的一種材料，特別涉及一種制備碳化鎢顆粒(WCp)增強(qiáng)鐵基表層復(fù)合材料用復(fù)合劑。
背景技術(shù)：
鑄滲工藝制備WCp增強(qiáng)鐵基表層復(fù)合材料，則是將作為增強(qiáng)相的WC顆粒預(yù)先固定在鑄型型腔的特定位置，然后注入鐵液，鐵液浸潤(rùn)WC顆粒并滲透到其中的間隙中去，存在一定程度的界面交互作用，最終在鑄件表面形成一層WCp增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料。幾種典型工藝是普通鑄滲工藝、壓力鑄滲工藝、離心鑄滲工藝和負(fù)壓鑄滲工藝。特別是普通鑄滲工藝在理論上具有工藝簡(jiǎn)單、耗能較少、生產(chǎn)周期短、設(shè)備投入少和對(duì)工件大小和形狀的適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)成本低、易于大批量工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
但是綜合上述已有的制備技術(shù)，不難發(fā)現(xiàn)在鑄滲工藝的運(yùn)用過(guò)程中尚存在許多不足。如復(fù)合層與基體結(jié)合不良，界面上堆積氧化物雜質(zhì)；不當(dāng)使用粘結(jié)劑，導(dǎo)致復(fù)合層厚度不均勻，表面不平整，復(fù)合層內(nèi)存在氣孔和夾渣等缺陷；預(yù)制壓坯必須配備相應(yīng)的壓力成型設(shè)備和模具，延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期，使產(chǎn)品的制造成本顯著增加；難以制備增強(qiáng)顆粒與基體材料潤(rùn)濕性較差的鑄滲復(fù)合層；壓力鑄滲需要相應(yīng)的設(shè)備和模具，成本投入高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，尤其不適宜于鑄鐵這樣的高熔點(diǎn)合金；離心鑄滲制造的零件只局限于旋轉(zhuǎn)體；負(fù)壓鑄滲工藝需要相應(yīng)的設(shè)備，成本投入高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，難以制造較大的零部件等。之所以存在上述不足，其主要原因有兩個(gè)1)單純粘結(jié)劑的觀點(diǎn)，以及粘結(jié)劑選用不當(dāng)；2)對(duì)鑄滲過(guò)程中，顆粒與基體之間界面處發(fā)生的冶金現(xiàn)象認(rèn)識(shí)不夠深入，未采取措施消除界面上堆積氧化鐵的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種制備WCp增強(qiáng)鐵基表層復(fù)合材料用復(fù)合劑。發(fā)明的基本思路為骨干材料采用硼砂，提供必要的粘結(jié)強(qiáng)度和部分消除金屬機(jī)體與顆粒之間界面上的諸如氧化物堆積的缺陷；輔助材料采用300目鋁粉、270目高碳鉻鐵粉和270目鉬鐵粉，部分消除金屬機(jī)體與顆粒之間界面上的諸如氧化鐵堆積的缺陷，同時(shí)改善復(fù)合材料中的基體材料的組織和性能；骨干材料溶解在水中，輔助材料分散在溶液里，制成復(fù)合劑。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取的技術(shù)解決方案是，發(fā)明一種制備WCp增強(qiáng)鐵基表層復(fù)合材料用復(fù)合劑，其特征在于，該復(fù)合劑由下列重量配比材料構(gòu)成硼砂15-30％，300目鋁粉、270目高碳鉻鐵粉和270目鉬鐵粉的混合物1-7％，余量為水。
本發(fā)明的制備WCp增強(qiáng)鐵基表層復(fù)合材料用復(fù)合劑具有與WC顆粒潤(rùn)濕性好，粘結(jié)強(qiáng)度適度，發(fā)氣量低，不良?xì)埩粑锷?，消除金屬機(jī)體與顆粒之間界面上的諸如氧化鐵堆積缺陷的作用強(qiáng)，改善復(fù)合材料中的基體材料的組織和性能等特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)通過(guò)鑄滲法制備WCp增強(qiáng)鐵基表層復(fù)合材料工件奠定了基礎(chǔ)。
以下是發(fā)明人給出的實(shí)施例，但并不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1骨干材料取硼砂20％，輔助材料取300目鋁粉1％，270目高碳鉻鐵粉2％和270目鉬鐵粉2％的混合物，其余為水。骨干材料溶解在水中制成溶液，輔助材料分散在溶液里，制成復(fù)合劑。將制成的復(fù)合劑充分?jǐn)嚢?，使其均勻后，加入到碳化鎢顆粒中，繼續(xù)攪拌，使復(fù)合劑均勻包覆在碳化鎢顆粒上，經(jīng)加熱去除水份，即可澆鑄。該復(fù)合劑用于制備WCp增強(qiáng)灰鐵基表層復(fù)合材料軋鋼導(dǎo)位板，鑄造出的導(dǎo)位板表面平整光潔，復(fù)合組織與基體組織結(jié)合良好，復(fù)合材料的性價(jià)比十分優(yōu)良。
實(shí)施例2骨干材料取硼砂25％，輔助材料取300目鋁粉1.5％，270目高碳鉻鐵粉1％和270目鉬鐵粉1％其余為水。骨干材料溶解在水中制成溶液，輔助材料分散在溶液里，制成復(fù)合劑。將制成的復(fù)合劑充分?jǐn)嚢?，使其均勻后，加入到碳化鎢顆粒中，繼續(xù)攪拌，使復(fù)合劑均勻包覆在碳化鎢顆粒上，經(jīng)加熱去除水份，即可澆鑄。該復(fù)合劑用于制備WCp增強(qiáng)球墨鑄鐵基表層復(fù)合材料耐火磚模具，鑄造出的耐火磚模具表面平整光潔，復(fù)合組織與基體組織結(jié)合良好，復(fù)合材料綜合性能優(yōu)良。
實(shí)施例3骨干材料取硼砂15％，輔助材料取300目鋁粉2％，270目高碳鉻鐵粉1％和270目鉬鐵粉0.5％，其余為水。骨干材料溶解在水中制成溶液，輔助材料分散在溶液里，制成復(fù)合劑。將制成的復(fù)合劑充分?jǐn)嚢瑁蛊渚鶆蚝?，加入到碳化鎢顆粒中，繼續(xù)攪拌，使復(fù)合劑均勻包覆在碳化鎢顆粒上，經(jīng)加熱去除水份，即可澆鑄。該復(fù)合劑用于制備WCp增強(qiáng)白口鑄鐵基表層復(fù)合材料水泥破碎機(jī)襯板，鑄造出的水泥破碎機(jī)襯板表面平整光潔，復(fù)合組織與基體組織結(jié)合良好，復(fù)合材料耐磨性能十分優(yōu)良。
當(dāng)然，在上述給出的實(shí)施例鑄造的幾種工件的制備過(guò)程中，也可以選擇配方范圍的其他比例。如在實(shí)施例1、2、3的配方中，輔助材料取300目鋁粉2.5％，270目高碳鉻鐵粉2.5％和270目鉬鐵粉2％的混合物，或輔助材料取300目鋁粉0.4％，270目高碳鉻鐵粉0.4％和270目鉬鐵粉0.2％的混合物均可，只要將輔助材料控制在1～7％之間即可，在此不一一列舉?？傊?，在本申請(qǐng)的配方范圍內(nèi)，均可以達(dá)到本發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1.一種制備碳化物顆粒增強(qiáng)鐵基表層復(fù)合材料用復(fù)合劑，其特征在于，該復(fù)合劑由下列重量配比材料構(gòu)成硼砂15-30％，300目鋁粉、270目高碳鉻鐵粉和270目鉬鐵粉的混合物1％～7％，余量為水。
2.如權(quán)利要求1所述的制備碳化物顆粒增強(qiáng)鐵基表層復(fù)合材料用復(fù)合劑，其特征在于，所述的硼砂為20％，300目鋁粉、270目高碳鉻鐵粉和270目鉬鐵粉的混合物5％。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制備WCp(碳化鎢顆粒)增強(qiáng)鐵基表層復(fù)合材料用復(fù)合劑，該復(fù)合劑由下列重量配比材料構(gòu)成硼砂15－30％，300目鋁粉、270目高碳鉻鐵粉和270目鉬鐵粉的混合物1－7％，余量為水。本發(fā)明的制備WCp增強(qiáng)鐵基表層復(fù)合材料用復(fù)合劑具有與WC顆粒潤(rùn)濕性好，粘結(jié)強(qiáng)度適度，發(fā)氣量低，不良?xì)埩粑锷?，消除金屬機(jī)體與顆粒之間界面上的諸如氧化鐵堆積缺陷的作用強(qiáng)，改善復(fù)合材料中的基體材料的組織和性能等特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)通過(guò)鑄滲法制備WCp增強(qiáng)鐵基表層復(fù)合材料工件奠定了基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)B22D19/14GK1733957SQ20051004318
公開(kāi)日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2005年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月5日
發(fā)明者李秀兵, 邢建東, 高義民, 方亮 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)