本發(fā)明涉及金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

金屬材料是指以金屬或合金為基體，并以纖維，晶須，顆粒等為增強(qiáng)體的復(fù)合材料。按所用的基體金屬的不同，使用溫度范圍為350～1200℃。其特點在力學(xué)方面為橫向及剪切強(qiáng)度較高，韌性及疲勞等綜合力學(xué)性能較好，同時還具有導(dǎo)熱、導(dǎo)電、耐磨、熱膨脹系數(shù)小、阻尼性好、不吸濕、不老化和無污染等優(yōu)點。金屬基復(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，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。錳合金是目前發(fā)現(xiàn)的所有金屬結(jié)構(gòu)材料中，密度最小的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，和其它同類金屬材料相比，錳合金材料具有比強(qiáng)度和比剛度高、阻尼性能好、鑄造性能佳、電磁屏蔽性高、易于回收利用、尺寸穩(wěn)定性高等。由于錳合金材料具有上述優(yōu)異的性能，使其在汽車、電子、航天、航空等行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)具有極其重要的應(yīng)用價值和廣闊的應(yīng)用前景，因此錳合金材料也被贊譽(yù)為本世紀(jì)最有“發(fā)展前途”的金屬結(jié)構(gòu)材料。但傳統(tǒng)的錳合金的應(yīng)用主要是以模鑄、壓鑄等鑄造工藝生產(chǎn)產(chǎn)品，但產(chǎn)品容易出現(xiàn)晶粒粗大、組織疏松、成分偏析且力學(xué)性能偏低等缺陷，不能充分發(fā)揮錳合金的性能優(yōu)勢。目前，國內(nèi)外均十分重視錳基合金的研究與開發(fā)，通過添加其他金屬元素來實現(xiàn)優(yōu)良的綜合性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料及其制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：錳12.8-13.6%、鉻3.52-3.79%、鈷0.82-1.64%、鍺0.74-0.96%、鈰0.021-0.024%、鑭0.026-0.037%，余量為錳。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：錳12.9-13.3%、鉻3.58-3.72%、鈷0.96-1.27%、鍺0.74-0.96%、鈰0.021-0.024%、鑭0.028-0.035%，余量為錳。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：錳13.1%、鉻3.65%、鈷1.14%、鍺0.82%、鈰0.023%、鑭0.031%，余量為錳。

一種耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料的制備方法，具體步驟為：

按照錳合金材料中所需熔煉的元素，隨后將含各元素的純金屬粉末進(jìn)行預(yù)熱到364℃，隨后放入陶瓷坩堝中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為850-940℃，熔煉時間為1h，熔煉后轉(zhuǎn)移到中頻感應(yīng)加熱爐精煉，精煉溫度為1152-1264℃，精煉后進(jìn)行撈渣；最后澆注到預(yù)熱至450-480℃的模具中，脫模后即得。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：具體步驟中含各元素的純金屬粉末的純度均大于99.97%。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：具體步驟中熔煉溫度為917℃。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：具體步驟中精煉溫度為1197℃。

作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：具體步驟中最后澆注到預(yù)熱至470℃的模具中。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明制備的耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料，通過合理設(shè)置配比、生產(chǎn)工藝和投放次序，形成的復(fù)合合金材料具有較好的綜合力學(xué)性能，尤其具有強(qiáng)耐沖擊性能，可以顯著延長合金壽命，降低機(jī)械的損壞率，增加了安全系數(shù)。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

實施例1

一種耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：錳12.8%、鉻3.52%、鈷0.82%、鍺0.74%、鈰0.021%、鑭0.026%，余量為錳。

一種耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料的制備方法，具體步驟為：

按照錳合金材料中所需熔煉的元素，隨后將含各元素的純金屬粉末進(jìn)行預(yù)熱到364℃，隨后放入陶瓷坩堝中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為850℃，熔煉時間為1h，熔煉后轉(zhuǎn)移到中頻感應(yīng)加熱爐精煉，精煉溫度為1152℃，精煉后進(jìn)行撈渣；最后澆注到預(yù)熱至450℃的模具中，脫模后即得；具體步驟中含各元素的純金屬粉末的純度均大于99.97%。

實施例2

一種耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：錳12.9%、鉻3.58%、鈷0.96%、鍺0.74%、鈰0.021%、鑭0.028%，余量為錳。

一種耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料的制備方法，具體步驟為：

按照錳合金材料中所需熔煉的元素，隨后將含各元素的純金屬粉末進(jìn)行預(yù)熱到364℃，隨后放入陶瓷坩堝中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為890℃，熔煉時間為1h，熔煉后轉(zhuǎn)移到中頻感應(yīng)加熱爐精煉，精煉溫度為1180℃，精煉后進(jìn)行撈渣；最后澆注到預(yù)熱至460℃的模具中，脫模后即得；具體步驟中含各元素的純金屬粉末的純度均大于99.97%。

實施例3

一種耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：錳13.1%、鉻3.65%、鈷1.14%、鍺0.82%、鈰0.023%、鑭0.031%，余量為錳。

一種耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料的制備方法，具體步驟為：

按照錳合金材料中所需熔煉的元素，隨后將含各元素的純金屬粉末進(jìn)行預(yù)熱到364℃，隨后放入陶瓷坩堝中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為917℃，熔煉時間為1h，熔煉后轉(zhuǎn)移到中頻感應(yīng)加熱爐精煉，精煉溫度為1197℃，精煉后進(jìn)行撈渣；最后澆注到預(yù)熱至470℃的模具中，脫模后即得；具體步驟中含各元素的純金屬粉末的純度均大于99.97%。

實施例4

一種耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：錳13.3%、鉻3.72%、鈷1.27%、鍺0.96%、鈰0.024%、鑭0.035%，余量為錳。

一種耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料的制備方法，具體步驟為：

按照錳合金材料中所需熔煉的元素，隨后將含各元素的純金屬粉末進(jìn)行預(yù)熱到364℃，隨后放入陶瓷坩堝中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為920℃，熔煉時間為1h，熔煉后轉(zhuǎn)移到中頻感應(yīng)加熱爐精煉，精煉溫度為1230℃，精煉后進(jìn)行撈渣；最后澆注到預(yù)熱至480℃的模具中，脫模后即得；具體步驟中含各元素的純金屬粉末的純度均大于99.97%。

實施例5

一種耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：錳13.6%、鉻3.79%、鈷1.64%、鍺0.96%、鈰0.024%、鑭0.037%，余量為錳。

一種耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料的制備方法，具體步驟為：

按照錳合金材料中所需熔煉的元素，隨后將含各元素的純金屬粉末進(jìn)行預(yù)熱到364℃，隨后放入陶瓷坩堝中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為940℃，熔煉時間為1h，熔煉后轉(zhuǎn)移到中頻感應(yīng)加熱爐精煉，精煉溫度為1264℃，精煉后進(jìn)行撈渣；最后澆注到預(yù)熱至480℃的模具中，脫模后即得；具體步驟中含各元素的純金屬粉末的純度均大于99.97%。

對比例1

一種耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：錳13.1%、鉻3.65%、鈷1.14%、鍺0.82%，余量為錳。

一種耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料的制備方法，具體步驟為：

按照錳合金材料中所需熔煉的元素，隨后將含各元素的純金屬粉末進(jìn)行預(yù)熱到364℃，隨后放入陶瓷坩堝中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為917℃，熔煉時間為1h，熔煉后轉(zhuǎn)移到中頻感應(yīng)加熱爐精煉，精煉溫度為1197℃，精煉后進(jìn)行撈渣；最后澆注到預(yù)熱至470℃的模具中，脫模后即得；具體步驟中含各元素的純金屬粉末的純度均大于99.97%。

對比例2

一種耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：錳13.1%、鍺0.82%、鈰0.023%、鑭0.031%，余量為錳。

一種耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料的制備方法，具體步驟為：

按照錳合金材料中所需熔煉的元素，隨后將含各元素的純金屬粉末進(jìn)行預(yù)熱到364℃，隨后放入陶瓷坩堝中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為917℃，熔煉時間為1h，熔煉后轉(zhuǎn)移到中頻感應(yīng)加熱爐精煉，精煉溫度為1197℃，精煉后進(jìn)行撈渣；最后澆注到預(yù)熱至470℃的模具中，脫模后即得；具體步驟中含各元素的純金屬粉末的純度均大于99.97%。

對比例3

一種耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料，由以下質(zhì)量百分比的合金元素熔煉而成：鉻3.65%、鈷1.14%、鈰0.023%、鑭0.031%，余量為錳。

一種耐沖擊耐磨復(fù)合合金材料的制備方法，具體步驟為：

按照錳合金材料中所需熔煉的元素，隨后將含各元素的純金屬粉末進(jìn)行預(yù)熱到364℃，隨后放入陶瓷坩堝中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為917℃，熔煉時間為1h，熔煉后轉(zhuǎn)移到中頻感應(yīng)加熱爐精煉，精煉溫度為1197℃，精煉后進(jìn)行撈渣；最后澆注到預(yù)熱至470℃的模具中，脫模后即得；具體步驟中含各元素的純金屬粉末的純度均大于99.97%。

對比例4

中國專利“石墨烯增強(qiáng)錳基復(fù)合材料及其制備方法”（公開/公告號：CN 105624457A），本實施方式的石墨烯增強(qiáng)純錳基復(fù)合材料的工藝按以下步驟進(jìn)行：(1)將片層尺寸為100μm的石墨烯粉末30g與粒徑尺寸為50μm的純錳顆粒470g進(jìn)行時間為30min的球磨混合，球磨過程在氬氣氣氛下進(jìn)行，且球磨罐材質(zhì)為瑪瑙罐，球磨轉(zhuǎn)速為600rpm；石墨烯在混合粉末中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6wt.％，球料比為15:1；(2)將步驟(1)中球磨處理得到的混合粉末置于乙醇溶劑中進(jìn)行功率為200W、時間為120min的超聲分散，同時伴有機(jī)械攪拌；隨后，將所得混合溶液進(jìn)行攪拌加熱去溶劑及真空干燥，攪拌加熱溫度為35℃，真空干燥的溫度為35℃，攪拌速率為600rpm，獲得石墨烯/純錳顆粒復(fù)合粉末；(3)將步驟(2)中得到的石墨烯/純錳顆粒混合粉末在擠壓模具中預(yù)熱至300℃，以擠壓比為16進(jìn)行擠壓成型，獲得石墨烯/純錳基前驅(qū)體；(4)將500g純錳塊(成分為0.005wt.％Al、0.001wt.％Zn、0.01wt.％Mn、0.01wt.％Si、余量為Mg)置入坩堝中加熱熔化至液態(tài)，再將500g前驅(qū)體預(yù)熱至200℃并加入到上述熔體中，對熔體加以攪拌后，澆鑄于金屬型模具中，獲得石墨烯增強(qiáng)錳基復(fù)合材料，復(fù)合材料中石墨烯的含量為3wt.％。

綜上所述，將本發(fā)明實施例1-5制備及對比例1-3制備的合金材料按照GB/T 1817-1995標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試；本發(fā)明實施例1-5制備的合金材料沖擊韌性為980-997MPa，而對比例1-3制備的合金材料沖擊韌性僅為647-785MPa。

上面對本專利的較佳實施方式作了詳細(xì)說明，但是本專利并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下做出各種變化。