專利名稱：復(fù)合材料件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粉末冶金領(lǐng)域，具體地，涉及一種復(fù)合材料件的制造方法，還涉及一種復(fù)合材料件。
背景技術(shù)：
復(fù)合材料件是機械領(lǐng)域廣泛使用的部件，例如耐磨件便可以包括由普通材料制成的基材層和由耐磨材料制成的耐磨層，基材層和耐磨層相互結(jié)合，通過耐磨層來對抗磨損，以延長耐磨件的壽命。例如眼鏡板和切割環(huán)是混凝土泵送設(shè)備中關(guān)鍵的耐磨件，需要經(jīng)受頻繁的撞擊和嚴酷的磨損，要求基材具有較高的強度和韌度而耐磨層具有極高的抗磨損能力。公開號為CN102199718A的中國專利申請公開了一種耐磨件的制造方法，該方法包括制備耐磨材料，將其覆蓋在基材的易損工作面上，形成預(yù)備件；烘干所述預(yù)備件；對所述預(yù)備件進行真空燒結(jié)處理；以及冷卻所述預(yù)備件，制得所述耐磨件。在該方法中，基材通常需要預(yù)先高溫鍛造成型，然后通過表面燒結(jié)法將耐磨層結(jié)合到基材上，從而不僅制造過程繁瑣、成本較高，而且基材與耐磨層的結(jié)合界面較差，在使用過程中耐磨材料易剝落。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合材料件的制造方法，該方法不僅制造方便、成本較低，而且復(fù)合材料件的不同材料層之間不易相互脫離而剝落，使用壽命較長。為了實現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供一種復(fù)合材料件的制造方法，該復(fù)合材料件包括相互結(jié)合的第一材料層和第二材料層，其中，該方法包括以下步驟成形步驟將用于形成第一材料層的第一粉末和用于形成第二材料層的第二粉末分別填充到模具中，壓制成形為生坯；以及燒結(jié)步驟將所述生坯燒結(jié)形成燒結(jié)體。優(yōu)選地，所述第一粉末包括重量百分比為0. 5-3%的Mo、重量百分比為0. 5-3%的Cr、重量百分比為0. 2-1%的C和重量百分比為93-98. 8%的佝。優(yōu)選地，所述第二粉末包括粘結(jié)合金粉末和硬質(zhì)增強顆粒粉末。優(yōu)選地，所述粘結(jié)合金粉末的成分與所述第一粉末的成分相同。優(yōu)選地，所述硬質(zhì)增強顆粒粉末包括WC。優(yōu)選地，所述粘結(jié)合金粉末的重量百分比為40-60%，所述硬質(zhì)增強顆粒粉末的重量百分比為40-60%。優(yōu)選地，在所述成形步驟中，通過模壓成形工藝或冷等靜壓成形工藝將所述第一粉末和第二粉末壓制成形為生坯。優(yōu)選地，在所述成形步驟中，成形壓力為400-600MPa。優(yōu)選地，在所述燒結(jié)步驟中，燒結(jié)溫度為1000-1300°C，燒結(jié)時間為0. 5-2小時。優(yōu)選地，在所述燒結(jié)步驟中保持真空。優(yōu)選地，該制造方法還包括復(fù)壓步驟將所述燒結(jié)體通過復(fù)壓處理以形成所述復(fù)合材料件。優(yōu)選地，在所述復(fù)壓步驟中，復(fù)壓溫度為800-1100°C，復(fù)壓壓力為200-400MPa。優(yōu)選地，所述復(fù)合材料件為混凝土泵送設(shè)備的眼鏡板或切割環(huán)。另一方面，本發(fā)明還提供了一種復(fù)合材料件，該復(fù)合材料件包括相互結(jié)合的第一材料層和第二材料層，其中，所述第一材料層和第二材料層通過將用于形成第一材料層的第一粉末和用于形成第二材料層的第二粉末同步燒結(jié)而結(jié)合為一體。優(yōu)選地，所述第一粉末包括重量百分比為0.5-3%的Mo、重量百分比為0.5-3%的Cr、重量百分比為0. 2-1%的C和重量百分比為93-98. 8%的佝。優(yōu)選地，所述第二粉末包括粘結(jié)合金粉末和硬質(zhì)增強顆粒粉末，所述粘結(jié)合金粉末的成分與所述第一粉末的成分相同。優(yōu)選地，所述粘結(jié)合金粉末的重量百分比為40-60%，所述硬質(zhì)增強顆粒粉末的重量百分比為40-60%。通過上述技術(shù)方案，由于復(fù)合材料件的第一材料層和第二材料層通過同步燒結(jié)而同時形成并且牢固地結(jié)合為一體，從而無需預(yù)先形成第一材料層或第二材料層，制造方便、成本較低，而且復(fù)合材料件的第一材料層和第二材料層之間不易相互脫離而剝落，使用壽命較長。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細說明。
具體實施例方式以下對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式提供了一種復(fù)合材料件的制造方法，該復(fù)合材料件包括相互結(jié)合的第一材料層和第二材料層，其中，該方法包括以下步驟成形步驟將用于形成第一材料層的第一粉末和用于形成第二材料層的第二粉末分別填充到模具中，壓制成形為生坯；以及燒結(jié)步驟將所述生坯燒結(jié)形成燒結(jié)體。通過上述技術(shù)方案，由于復(fù)合材料件的第一材料層和第二材料層通過同步燒結(jié)而同時形成并且牢固地結(jié)合為一體，從而無需預(yù)先形成第一材料層或第二材料層，制造方便、成本較低，而且復(fù)合材料件的第一材料層和第二材料層之間不易相互脫離而剝落，使用壽命較長。上述方法可以用于制造各種需要將兩個或兩個以上材料層結(jié)合在一起的復(fù)合材料件，包括但不限于耐磨件(例如混凝土輸送設(shè)備中的眼鏡板和切割環(huán))。為了便于描述，下面將以制造混凝土輸送設(shè)備的眼鏡板為例對上述復(fù)合材料件的制造方法進行更詳細的說明，該眼鏡板包括基材層(第一材料層)和耐磨層(第二材料層)。用于形成第一材料層的第一粉末可以根據(jù)需要采用各種適當(dāng)?shù)某煞?。例如第一材料層用作眼鏡板的基材層時，為了使得該基材層具有較高的強度和韌度，優(yōu)選地，所述第一粉末包括重量百分比為0. 5-3%的Mo、重量百分比為0. 5-3%的Cr、重量百分比為0. 2-1%的C和重量百分比為93-98. 8%的佝。用于形成第二材料層的第二粉末也可以根據(jù)需要采用各種適當(dāng)?shù)某煞?，例如第二材料層用作眼鏡板的耐磨層時，該第二粉末可以包括粘結(jié)合金粉末和硬質(zhì)增強顆粒粉末。其中粘結(jié)合金粉末便于使得耐磨層與基材層牢固地結(jié)合，硬質(zhì)增強顆粒粉末則使得耐磨層具有耐磨特性。優(yōu)選地，粘結(jié)合金粉末的成分與第一粉末的成分相同，從而能夠有效地提高第一材料層與第二材料層之間的結(jié)合強度。所述硬質(zhì)增強顆粒粉末可以采用各種適當(dāng)?shù)某煞郑鏦C、SiC、TiC等。可以根據(jù)需要設(shè)置粘結(jié)合金粉末與硬質(zhì)增強顆粒粉末之間的比例，例如，所述粘結(jié)合金粉末的重量百分比為40-60 %，所述硬質(zhì)增強顆粒粉末的重量百分比為 40-60% ο所述成形步驟可以采用各種適當(dāng)?shù)某尚喂に噥韺崿F(xiàn)，例如可以通過模壓成形工藝或冷等靜壓成形工藝將所述第一粉末和第二粉末壓制成形為生坯。成形壓力例如可以為400-600MPao在所述燒結(jié)步驟中，燒結(jié)溫度可以為1000-1300°C，燒結(jié)時間可以為0. 5-2小時?？梢圆捎帽Ｗo氣體燒結(jié)或真空燒結(jié)來防止生坯氧化。例如，采用真空燒結(jié)的方式，真空壓力例如可以為小于1.0Χ10_2Ι^。優(yōu)選地，復(fù)合材料件的制造方法還包括復(fù)壓步驟將所述燒結(jié)體通過復(fù)壓處理以形成所述復(fù)合材料件。即，將燒結(jié)體置入復(fù)壓模具內(nèi)施加一定壓力和溫度。從而能夠確保所制得的復(fù)合材料件的尺寸精度，地逃密度、強度，降低表面粗糙度并延長使用壽命。在該復(fù)壓步驟中，復(fù)壓溫度可以為800-1100°C，復(fù)壓壓力可以為200-400MPa。另一方面，本發(fā)明還提供了一種復(fù)合材料件，該復(fù)合材料件包括相互結(jié)合的第一材料層和第二材料層，其中，所述第一材料層和第二材料層通過將用于形成第一材料層的第一粉末和用于形成第二材料層的第二粉末同步燒結(jié)而結(jié)合為一體。通過上述技術(shù)方案，由于復(fù)合材料件的第一材料層和第二材料層通過同步燒結(jié)而同時形成并且牢固地結(jié)合為一體，從而無需預(yù)先形成第一材料層或第二材料層，制造方便、成本較低，而且復(fù)合材料件的第一材料層和第二材料層之間不易相互脫離而剝落，使用壽命較長。用于形成第一材料層的第一粉末可以根據(jù)需要采用各種適當(dāng)?shù)某煞?。例如第一材料層用作眼鏡板的基材層時，為了使得該基材層具有較高的強度和韌度，優(yōu)選地，所述第一粉末可以包括重量百分比為0. 5-3%的Mo、重量百分比為0. 5-3%的Cr、重量百分比為0. 2-1%的C和重量百分比為93-98. 8%的佝。用于形成第二材料層的第二粉末也可以根據(jù)需要采用各種適當(dāng)?shù)某煞?，例如第二材料層用作眼鏡板的耐磨層時，所述第二粉末可以包括粘結(jié)合金粉末和硬質(zhì)增強顆粒粉末。并且優(yōu)選地，所述粘結(jié)合金粉末的成分與所述第一粉末的成分相同。從而能夠有效地提高第一材料層與第二材料層之間的結(jié)合強度。所述硬質(zhì)增強顆粒粉末可以采用各種適當(dāng)?shù)某煞?，例如WC、SiC、TiC等?？梢愿鶕?jù)需要設(shè)置粘結(jié)合金粉末與硬質(zhì)增強顆粒粉末之間的比例，例如，所述粘結(jié)合金粉末的重量百分比可以為40-60%，所述硬質(zhì)增強顆粒粉末的重量百分比可以為40-60%。下面通過制造眼鏡板的實施例來詳細說明本發(fā)明的具體實施方式
，實施以下實施例1-3的設(shè)備都采用本領(lǐng)域通用的設(shè)備。實施例1 第一粉末包括重量百分比為0. 5%的Cr、重量百分比為0. 5%的Mo、重量百分比為0.2%的C和重量百分比為98.8%的狗；第二粉末包括重量百分比為40%的粘結(jié)合金粉末和重量百分比為60%的硬質(zhì)
6增強顆粒粉末，粘結(jié)合金粉末的成分與第一粉末的成分相同，硬質(zhì)增強顆粒粉末為WC。成形步驟將第一粉末和第二粉末分別填充到模具中，通過模壓成形工藝壓制成形為生坯，成形壓力為400MPa。燒結(jié)步驟在燒結(jié)溫度為1300°C，真空壓力為1. OX 10_2Pa，燒結(jié)時間為0. 5小時的條件下，將生坯燒結(jié)形成燒結(jié)體。復(fù)壓步驟將冷卻后的燒結(jié)體置于復(fù)壓模具內(nèi)進行復(fù)壓處理，復(fù)壓溫度為800°C，復(fù)壓壓力為400MPa。實施例2 第一粉末包括重量百分比為2. 5%的Cr、重量百分比為2. 5%的Mo、重量百分比為 0.5%的 C 和 94. 5%的 Fe ；第二粉末包括重量百分比為50%的粘結(jié)合金粉末和重量百分比為50%的硬質(zhì)增強顆粒粉末，粘結(jié)合金粉末的成分與第一粉末的成分相同，硬質(zhì)增強顆粒粉末為WC。成形步驟將第一粉末和第二粉末分別填充到模具中，通過模壓成形工藝壓制成形為生坯，成形壓力為500MPa。燒結(jié)步驟在燒結(jié)溫度為1200°C，真空度為8X10_3Pa，燒結(jié)時間為1. 5小時的條件下，將生坯燒結(jié)形成燒結(jié)體。復(fù)壓步驟將冷卻后的燒結(jié)體置于復(fù)壓模具內(nèi)進行復(fù)壓處理，復(fù)壓溫度為900°C，復(fù)壓壓力為300MPa。實施例3 第一粉末包括重量百分比為3 %的Cr、重量百分比為3 %的Mo、重量百分比為的C和重量百分比為93%的狗；第二粉末包括重量百分比為60%的粘結(jié)合金粉末和重量百分比為40%的硬質(zhì)增強顆粒粉末，粘結(jié)合金粉末的成分與第一粉末的成分相同，硬質(zhì)增強顆粒粉末為WC。成形步驟將第一粉末和第二粉末分別填充到模具中，通過模壓成形工藝壓制成形為生坯，成形壓力為600MPa。燒結(jié)步驟在燒結(jié)溫度為1000°C，7X10_3Pa，燒結(jié)時間為2小時的條件下，將生坯
燒結(jié)形成燒結(jié)體。復(fù)壓步驟將冷卻后的燒結(jié)體置于復(fù)壓模具內(nèi)進行復(fù)壓處理，復(fù)壓溫度為1000°C，復(fù)壓壓力為200MPa。對比例采用表面燒結(jié)法制造眼鏡板?；倪x用45號鋼；耐磨層粉末為重量百分比為60%的粘結(jié)合金粉末和重量百分比為40%的硬質(zhì)增強顆粒粉末。粘結(jié)合金粉末的成分為重量百分比為3%的Cr、重量百分比為3%的Mo、重量百分比為的C和重量百分比為93%的狗。硬質(zhì)增強顆粒粉末為WC。制作方法將95%耐磨層粉末和5%溶有松香的松節(jié)油混合均勻制成涂料備用。將基材制作成眼鏡板的本體結(jié)構(gòu)，清洗基材的易損工作面，將所制備的耐磨材料覆蓋在基材的易損工作面上形成厚度為8mm的耐磨材料層，形成預(yù)備件，將預(yù)備件在120°C烤箱中烘干2小時，再在2. OXlQ-2I^下加熱到1100°C保溫?zé)Y(jié)1小時，從而獲得表面涂覆燒結(jié)耐磨眼鏡板。實施例1-3和對比例制得的眼鏡板的性能比較如表1所示。表1實施例1-3和對比例制得的眼鏡板的性能比較
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料件的制造方法，該復(fù)合材料件包括相互結(jié)合的第一材料層和第二材料層，其特征在于，該方法包括以下步驟成形步驟將用于形成第一材料層的第一粉末和用于形成第二材料層的第二粉末分別填充到模具中，壓制成形為生坯；以及燒結(jié)步驟將所述生坯燒結(jié)形成燒結(jié)體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料件的制造方法，其特征在于，所述第一粉末包括重量百分比為0. 5-3%的Mo、重量百分比為0. 5-3%的Cr、重量百分比為0. 的C和重量百分比為93-98. 8%的Fe。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料件的制造方法，其特征在于，所述第二粉末包括粘結(jié)合金粉末和硬質(zhì)增強顆粒粉末。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料件的制造方法，其特征在于，所述粘結(jié)合金粉末的成分與所述第一粉末的成分相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料件的制造方法，其特征在于，所述硬質(zhì)增強顆粒粉末包括WC。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合材料件的制造方法，其特征在于，所述粘結(jié)合金粉末的重量百分比為40-60%，所述硬質(zhì)增強顆粒粉末的重量百分比為40-60%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料件的制造方法，其特征在于，在所述成形步驟中，通過模壓成形工藝或冷等靜壓成形工藝將所述第一粉末和第二粉末壓制成形為生坯。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合材料件的制造方法，其特征在于，在所述成形步驟中，成形壓力為400-600MPa。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料件的制造方法，其特征在于，在所述燒結(jié)步驟中，燒結(jié)溫度為1000-1300°C，燒結(jié)時間為0. 5-2小時。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料件的制造方法，其特征在于，在所述燒結(jié)步驟中保持真空。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料件的制造方法，其特征在于，該制造方法還包括復(fù)壓步驟將所述燒結(jié)體通過復(fù)壓處理以形成所述復(fù)合材料件。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料件的制造方法，其特征在于，在所述復(fù)壓步驟中，復(fù)壓溫度為800-1100°C，復(fù)壓壓力為200-400MPa。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任意一項所述的復(fù)合材料件的制造方法，其特征在于，所述復(fù)合材料件為混凝土泵送設(shè)備的眼鏡板或切割環(huán)。
14.一種復(fù)合材料件，該復(fù)合材料件包括相互結(jié)合的第一材料層和第二材料層，其特征在于，所述第一材料層和第二材料層通過將用于形成第一材料層的第一粉末和用于形成第二材料層的第二粉末同步燒結(jié)而結(jié)合為一體。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的復(fù)合材料件，其特征在于，所述第一粉末包括重量百分比為0. 5-3%的Mo、重量百分比為0. 5-3%的Cr、重量百分比為0. 2_1 %的C和重量百分比為93-98. 8%的 Fe。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的復(fù)合材料件，其特征在于，所述第二粉末包括粘結(jié)合金粉末和硬質(zhì)增強顆粒粉末，所述粘結(jié)合金粉末的成分與所述第一粉末的成分相同。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的復(fù)合材料件，其特征在于，所述粘結(jié)合金粉末的重量百分比為40-60%，所述硬質(zhì)增強顆粒粉末的重量百分比為40-60%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合材料件的制造方法，該復(fù)合材料件包括相互結(jié)合的第一材料層和第二材料層，該方法包括成形步驟將用于形成第一材料層的第一粉末和用于形成第二材料層的第二粉末分別填充到模具中，壓制成形為生坯；以及燒結(jié)步驟將生坯燒結(jié)形成燒結(jié)體。還公開了一種復(fù)合材料件，該復(fù)合材料件包括相互結(jié)合的第一材料層和第二材料層，第一材料層和第二材料層通過將用于形成第一材料層的第一粉末和用于形成第二材料層的第二粉末同步燒結(jié)而結(jié)合為一體。通過上述技術(shù)方案，無需預(yù)先形成第一材料層或第二材料層，制造方便、成本較低，而且復(fù)合材料件的第一材料層和第二材料層之間不易相互脫離而剝落，使用壽命較長。
文檔編號B22F7/02GK102554236SQ20111045144
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者付玲, 任會禮, 劉延斌, 王霄騰 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司