一種增強型金屬陶瓷耐磨復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于耐磨復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種增強型金屬陶瓷耐磨復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬陶瓷是由陶瓷硬質(zhì)相與金屬或合金粘結(jié)相組成的復(fù)合材料，金屬陶瓷既保持了陶瓷的高強度、高硬度、耐磨損、耐高溫、抗氧化和化學穩(wěn)定性等特性，又具有較好的金屬韌性和可塑性。
[0003]金屬陶瓷迄今為止已歷經(jīng)三代，第一代是“二戰(zhàn)”期間，德國以Ni粘結(jié)TiC生產(chǎn)金屬陶瓷；第二代是20世紀60年代美國福特汽車公司添加Mo到Ni粘結(jié)相中改善TiC和其他碳化物的潤濕性，從而提高材料的韌性；第三代金屬陶瓷則將氮化物引入合金的硬質(zhì)相，改單一相為復(fù)合相。又通過添加Co相和其他元素改善了粘結(jié)相。金屬陶瓷研制的另一個新方向是硼化物基金屬陶瓷。由于硼化物陶瓷具有很高的硬度、熔點和優(yōu)良的導(dǎo)電性，耐腐蝕性，從而使硼化物基金屬陶瓷成為最有發(fā)展前途的金屬陶瓷。但是目前我國對金屬陶瓷在性能方面的改進仍不理想，現(xiàn)有金屬陶瓷的洛氏硬度和抗彎強度仍有待進一步提尚。
[0004]復(fù)合材料通常具有不同材料相互取長補短的良好綜合性能。復(fù)合材料兼有兩種或兩種以上材料的特點，能改善單一材料的性能，如提高強度、增加韌性和改善介電性能等。作為高溫結(jié)構(gòu)材料用的陶瓷復(fù)合材料，主要用于宇航，軍工等部門。此外，在機械、化工、電子技術(shù)等領(lǐng)域也廣泛采用各種陶瓷復(fù)合材料。陶瓷基復(fù)合材料是以陶瓷為基體與各種纖維復(fù)合的一類復(fù)合材料。陶瓷基體可為氮化硅、碳化硅等高溫結(jié)構(gòu)陶瓷。這些先進陶瓷具有耐高溫、高強度和剛度、相對重量較輕、抗腐蝕等優(yōu)異性能，而其致命的弱點是具有脆性，處于應(yīng)力狀態(tài)時，會產(chǎn)生裂紋，甚至斷裂導(dǎo)致材料失效。而采用高強度、高彈性的纖維與基體復(fù)合，則是提高陶瓷韌性和可靠性的一個有效的方法。纖維能阻止裂紋的擴展，從而得到有優(yōu)良韌性的纖維增強陶瓷基復(fù)合材料。陶瓷基復(fù)合材料具有優(yōu)異的耐高溫性能，主要用作高溫及耐磨制品。其最高使用溫度主要取決于基體特征。塑料高分子材料，耐溫、耐氣侯變化，耐磨等性能不如陶瓷復(fù)合材料，而且存在壽命短、維護量大等缺陷，而本發(fā)針對陶瓷復(fù)合材料提出一種新的技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明針對不足，提出一種增強型金屬陶瓷耐磨復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材料具有優(yōu)良的性能，其抗彎強度可高達2500MPa，洛氏硬度可達93 ;且還具有優(yōu)良的耐磨損性和耐高溫性能；制備方法簡單易行，適于大范圍推廣應(yīng)用，制備工藝簡便，燒結(jié)溫度低，成本低，能耗低，環(huán)境協(xié)調(diào)性好，并且同時具有強度和韌性高、熱震性好和耐磨性突出等綜合性能。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明所述的一種增強型金屬陶瓷耐磨復(fù)合材料，包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分:
納米碳化鉬25-35份，納米陶瓷粉15-25份，玻璃纖維10-15份，鈷5-10份，鉻10-15份，碳氮化鈦10-15份，氧化錯1-3份，氧化娃3-5份，氧化鋪8-10份，氧化鋁1_3份，碳化鈮5-10份，碳化硅5-15份，碳化釩1-3份，銅4-9份，鈦粉1_5份，偶聯(lián)劑1_5份，抗靜電劑1-3份，固化劑1-3份。
[0007]進一步的，包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分:
納米碳化鉬25-30份，納米陶瓷粉15-20份，玻璃纖維10-12份，鈷5-8份，鉻10-13份，碳氮化鈦10-12份，氧化鋯1-2份，氧化硅3-4份，氧化鈰8-9份，氧化鋁1_2份，碳化銀5-8份，碳化娃5-10份，碳化fji 1-2份，銅5-8份，鈦粉1-3份，偶聯(lián)劑1_3份，抗靜電劑1-2份，固化劑1-2份。
[0008]進一步的，包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分:
納米碳化鉬27份，納米陶瓷粉18份，玻璃纖維11份，鈷6份，鉻12份，碳氮化鈦11份，氧化鋯1.5份，氧化硅3.5份，氧化鈰8.5份，氧化鋁1.5份，碳化鈮7份，碳化硅7份，碳化釩1.5份，銅6份，鈦粉2份，偶聯(lián)劑2份，抗靜電劑1.5份，固化劑1.5份。
[0009]進一步的，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH550或硅烷偶聯(lián)劑KH560。
[0010]進一步的，所述抗靜電劑為乙氧基月桂酷胺。
[0011]進一步的，所述固化劑為間苯二甲胺、間苯二胺其中的一種或兩種混合物。
[0012]本發(fā)明還公開了一種增強型金屬陶瓷耐磨復(fù)合材料的制備方法包括如下步驟:
(1)按照質(zhì)量份數(shù)將各組分進行配料并混合，各粉料的粒度均為500-800目；
(2)將上述粉料裝入球磨機中，然后注水，注水重量和粉料總重量之比為1:1 ;(3)球磨濕混12h后取出烘干，烘干溫度為150-200°C ；
(4)然后將烘干的物料在球磨機中粉碎到270-500目，裝入模具中并施加50MPa壓力，保壓5min ；
(5)然后放入電爐中燒結(jié)，先加熱到500-600°C保溫0.5-2h，然后再升溫1350°C?1450°C，保溫3-5h ;之后隨爐冷卻便得到增強型金屬陶瓷耐磨復(fù)合材料。
[0013]有益效果:本發(fā)明金屬陶瓷復(fù)合材料具有優(yōu)良的性能，其抗彎強度可高達2500MPa，洛氏硬度可達93 ;且還具有優(yōu)良的耐磨損性和耐高溫性能；制備方法簡單易行，適于大范圍推廣應(yīng)用，制備工藝簡便，燒結(jié)溫度低，成本低，能耗低，環(huán)境協(xié)調(diào)性好，并且同時具有強度和韌性高、熱震性好和耐磨性突出等綜合性能。同時本發(fā)明金屬陶瓷復(fù)合材料還具有良好的機械強度、韌性、抗磨特性，利用陶瓷的高硬度、耐磨性能，以及塑料的防腐性能、耐沖擊能力，同時在阻燃、抗靜電等方面也有很好的性能，而且重量輕、使用壽命長，成本低。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明:
實施例1
一種增強型金屬陶瓷耐磨復(fù)合材料，包括如下質(zhì)量份數(shù)的組分:
納米碳化鉬25份，納米陶瓷粉15份，玻璃纖維10份，鈷5份，鉻10份，碳氮化鈦10份，氧化鋯I份，氧化硅3份，氧化鈰8份，氧化鋁1-份，碳化鈮5份，碳化硅5份，碳化釩I份，銅4份，鈦粉I份，偶聯(lián)劑I份，抗靜電劑I份，固化劑I份。
[0015]上述一種增強型金屬陶瓷耐磨復(fù)合材料的制備方法包括如下步驟:
(1)按照質(zhì)量份數(shù)將各組分進行配料并混合，各粉料的粒度均為500目；
(2)將上述粉料裝入球磨機中，然后注水，注水重量和粉料總重量之比為1:1 ;(3)球磨濕混12h后取出烘干，烘干溫度為150°C ;
(4)然后將烘干的物料在球磨機中粉碎到270目，裝入模具中并施加50MPa壓力，保壓5min ；
(5)然后放入電爐中燒結(jié)，先加熱到500°C保溫0.5h，然后再升溫1350°C，保溫3h ;之后隨爐冷卻便得到增強型金屬陶瓷耐磨復(fù)合材料。
[0016]實施例2
一種