專利名稱：一種金屬復(fù)合材料的加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬復(fù)合材料的加工工藝，尤其涉及一種纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材 料的加工工藝。
背景技術(shù)：
金屬復(fù)合材料，可以發(fā)揮組元材料各自的優(yōu)勢，實現(xiàn)各組元材料資源的最優(yōu)配置， 節(jié)約貴重金屬材料，實現(xiàn)單一金屬不能滿足的性能要求，它既可以替代進(jìn)口并填補(bǔ)國內(nèi)空 白，又具有廣闊應(yīng)用范圍，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，容易獲得方方面面的扶持和幫 助。如發(fā)展不銹鋼復(fù)合材料就一直是國家發(fā)改委、科技部積極支持、倡導(dǎo)的高科技項目。常 見的金屬復(fù)合材料主要有以下幾類①氧化物基金屬陶瓷，以氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化 鈹?shù)葹榛w，與金屬鎢、鉻或鈷復(fù)合而成，具有耐高溫、抗化學(xué)腐蝕、導(dǎo)熱性好、機(jī)械強(qiáng)度高 等特點，可用作導(dǎo)彈噴管襯套、熔煉金屬的坩堝和金屬切削刀具。②碳化物基金屬陶瓷。以 碳化鈦、碳化硅、碳化鎢等為基體，與金屬鈷、鎳、鉻、鎢、鉬等金屬復(fù)合而成，具有高硬度、高 耐磨性、耐高溫等特點，用于制造切削刀具、高溫軸承、密封環(huán)、撿絲模套及透平葉片。③氮 化物基金屬陶瓷。以氮化鈦、氮化硼、氮化硅和氮化鉭為基體，具有超硬性、抗熱振性和良好 的高溫蠕變性，應(yīng)用較少。傳統(tǒng)的增強(qiáng)纖維復(fù)合材料采用擴(kuò)散結(jié)合的加工工藝，在擴(kuò)散結(jié)合工藝中增強(qiáng)纖維 與基體的濕潤問題容易解決，而且在熱壓時可通過控制工藝參數(shù)的辦法來控制界面反應(yīng)。 因此，在金屬基復(fù)合材料的早期生產(chǎn)中大量采用擴(kuò)散結(jié)合工藝。但是該種工藝相對復(fù)雜，封 裝操作復(fù)雜、成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述需求，本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的金屬復(fù)合材料的加工工藝，克服了現(xiàn)有 技術(shù)中的全部或大部分的明顯缺點。本發(fā)明提供了一種金屬復(fù)合材料的加工工藝，所述金屬復(fù)合材料包括增強(qiáng)纖維和 基體，包括以下步驟首先將增強(qiáng)纖維與基體粉末混合均勻；然后進(jìn)行封裝、除氣，再進(jìn)行 熱等靜壓加工，以提高復(fù)合材料的致密性。優(yōu)先地，采用機(jī)械方式將增強(qiáng)纖維與基體粉末進(jìn)行混合均勻。優(yōu)先地，熱等靜壓加工的溫度控制在900-1400°C，壓力控制在100 200Mp。本發(fā)明揭示的金屬復(fù)合材料的加工工藝具有以下優(yōu)點首先，可以根據(jù)所設(shè)計的 金屬基復(fù)合材料的性能要求，使增強(qiáng)材料(纖維、顆?；蚓ы?與基體金屬粉末以任何比例 混合。纖維含量最高可達(dá)75%，顆粒含量可達(dá)50%以上，這在液態(tài)法中是無法達(dá)到的。再 者，熱等靜壓溫度低于金屬熔點。因而由高溫引起的增強(qiáng)材料與金屬基體界面反應(yīng)少，減小 了界面反應(yīng)對復(fù)合材料性能的不利影響，同時還可以通過控制熱等靜壓時的溫度、壓力和 時間等工藝參數(shù)來控制界面反應(yīng)。此外，粉末冶金法對增強(qiáng)材料與其體互相濕潤的要求不 高，而且對增強(qiáng)材料與基體粉末的密度差沒有要求，能夠使顆粒或晶須均勻分布在金屬基復(fù)合材料的基體中。另外，采用熱等靜壓工藝時，其組織細(xì)化、密、均勻。一般不會產(chǎn)生偏折、 偏聚等缺陷，可使空隙等其它內(nèi)部缺陷得到明顯改善，從而提高復(fù)合材料的性能。


圖1是本發(fā)明所述加工工藝的流程圖。
具體實施例方式為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，并使本發(fā)明的上述目 的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明所述的加工工藝既可適用于連續(xù)、長纖維增強(qiáng).又可用于短纖維、顆?；?晶須增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料。短纖維、顆粒或晶須增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的粉木冶金工藝主 要分為二部分，首先將增強(qiáng)纖維(短纖維、顆?；蚓ы?與金屬粉末混合均勻，大多是采用 機(jī)械混合方式；然后進(jìn)行封裝、除氣，再進(jìn)行熱等靜壓加工以提高復(fù)合材料致密性，具體地 說，本發(fā)明實施例中，熱等靜壓加工的溫度控制在900-1400°C，壓力控制在100 200MP。熱等靜壓加工方法是一種重要的材料成形手段。該法采用金屬或陶瓷包套(低碳 鋼、Ni、Mo、玻璃等)，使用氮氣、氬氣作加壓介質(zhì)，使材料熱致密化。該法優(yōu)點在于集熱壓和 等靜壓的優(yōu)點于一身，成形溫度低，產(chǎn)品致密，性能優(yōu)良。需要說明的是，熱等靜壓作為一種 公知的材料成型手段，其加工原理，采用設(shè)備、以及工藝參數(shù)皆屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知 技術(shù)，因此，只做簡單描述。此外，還可以將混合好的增強(qiáng)纖維(顆粒、晶須或短纖維)與金屬粉末壓實封裝于 包套金屬之中，然后加熱直接進(jìn)行熱擠壓成型，同樣可以獲得致密的金屬基復(fù)合材料。本發(fā)明揭示的金屬復(fù)合材料的加工工藝具有以下優(yōu)點首先，可以根據(jù)所設(shè)計的 金屬基復(fù)合材料的性能要求，使增強(qiáng)材料(纖維、顆粒或晶須)與基體金屬粉末以任何比例 混合。纖維含量最高可達(dá)75%，顆粒含量可達(dá)50%以上，這在液態(tài)法中是無法達(dá)到的。再 者，熱等靜壓溫度低于金屬熔點。因而由高溫引起的增強(qiáng)材料與金屬基體界面反應(yīng)少，減小 了界面反應(yīng)對復(fù)合材料性能的不利影響，同時還可以通過控制熱等靜壓時的溫度、壓力和 時間等工藝參數(shù)來控制界面反應(yīng)。此外，粉末冶金法對增強(qiáng)材料與其體互相濕潤的要求不 高，而且對增強(qiáng)材料與基體粉末的密度差沒有要求，能夠使顆?；蚓ы毦鶆蚍植荚诮饘倩?復(fù)合材料的基體中。另外，采用熱等靜壓工藝時，其組織細(xì)化、密、均勻。一般不會產(chǎn)生偏折、 偏聚等缺陷，可使空隙等其它內(nèi)部缺陷得到明顯改善，從而提高復(fù)合材料的性能。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟 悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍 為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種金屬復(fù)合材料的加工工藝，所述金屬復(fù)合材料包括增強(qiáng)纖維和基體，其特征在 于，包括以下步驟首先將增強(qiáng)纖維與基體粉末混合均勻；然后進(jìn)行封裝、除氣，再進(jìn)行熱 等靜壓加工，以提高復(fù)合材料的致密性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬復(fù)合材料的加工工藝，其特征在于，采用機(jī)械方式將增 強(qiáng)纖維與基體粉末進(jìn)行混合均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬復(fù)合材料的加工工藝，其特征在于，熱等靜壓加工的溫 度控制在900-1400°C，壓力控制在100 200Mp。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種金屬復(fù)合材料的加工工藝，所述金屬復(fù)合材料包括增強(qiáng)纖維和基體，包括以下步驟首先將增強(qiáng)纖維與基體粉末混合均勻；然后進(jìn)行封裝、除氣，再進(jìn)行熱等靜壓加工，以提高復(fù)合材料的致密性。本發(fā)明揭示的金屬復(fù)合材料的加工工藝，可以根據(jù)所設(shè)計的金屬基復(fù)合材料的性能要求，使增強(qiáng)材料(纖維、顆?；蚓ы?與基體金屬粉末以任何比例混合。
文檔編號C22C1/05GK102115832SQ20091025164
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者施建東 申請人:常熟市東濤金屬復(fù)合材料有限公司