高溫合金纖維粉末冶金材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高溫合金纖維粉末冶金材料及其制備方法，屬于粉末冶金材料技 術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 鐵基粉末冶金材料是采用Fe、石墨、Cu、Ni、Co等合金元素的混合粉經(jīng)過壓制和燒 結(jié)制成，是最重要的粉末冶金材料之一。近些年來，隨著汽車等行業(yè)的迅猛發(fā)展，鐵基粉 末冶金材料已成為產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣的一類材料。鐵基粉末冶金材料的制造技術(shù)及其生 產(chǎn)也得到了迅速發(fā)展，極大的拓寬了鐵基粉末冶金機(jī)械零件的應(yīng)用范圍。目前，鐵基粉末 冶金材料廣泛應(yīng)用于交通工具，家用電器與電動工具以及辦公機(jī)械中。金屬間化合物因其 性質(zhì)與基體差別小，且和基體界面的相容性好，也可用作硬質(zhì)相材料。金屬間化合物增強(qiáng) 鐵基粉末冶金材料是以含有Cr、Mo、Ni、Co、W、V等合金元素的鋼作為基體，并在此基體上 添加Fe-Mo、C〇-M〇-Si、C〇-Cr-M〇-Si、Co-Mo、Cr-W等金屬間化合物作為硬質(zhì)相顆?；w材 料、硬質(zhì)顆粒類型和燒結(jié)度是制備硬質(zhì)相強(qiáng)化型鐵基合金的關(guān)鍵因素。但是當(dāng)基體和硬質(zhì) 顆粒之間的物化性質(zhì)差別過于大的時候，硬質(zhì)顆粒會剝落；而燒結(jié)溫度過高，會造成硬質(zhì) 顆粒中的合金元素向基體中的擴(kuò)散量增大，導(dǎo)致硬質(zhì)顆粒減少，還會造成基體硬度、硬質(zhì) 相硬度以及基體和硬顆粒界面發(fā)生變化。例如：當(dāng)硬質(zhì)相中含有Mo、W等元素時，高溫下 會與基體中的C發(fā)生反應(yīng)生成M6C型碳化物，降低了材料硬度。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，各 個領(lǐng)域?qū)Σ牧系男阅芤笤絹碓礁?。希望它們具備傳統(tǒng)的良好的力學(xué)性能之外，又希望它 們能服役于高壓、高溫、高真空、強(qiáng)輻射及腐蝕的特殊環(huán)境。顯然，傳統(tǒng)的材料不能滿足這些 要求。這就促進(jìn)了復(fù)合材料的發(fā)展，它既具備基體材料的優(yōu)點，又增加了新性能，但又不是 簡單的加和。常見的增強(qiáng)體有纖維、顆粒、晶須，Cu-W、Cu-Mo等材料也把金屬相用作增強(qiáng) 相。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種高溫合金纖維粉末冶金材料及其制備方法，將羧乙基纖 維、聚酞胺纖維作為基體層與合金層之間的纖維夾層，能提高粉末冶金材料的耐高溫性能， 同時有效提高材料燒結(jié)及淬火后的力學(xué)性能。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)手段為： 高溫合金纖維粉末冶金材料，成分及各成分質(zhì)量百分含量為：銅5. 1%~9. 9%，錯 3. 1%~5. 8%，鈦 2. 3%~5. 8%，鋅 0? 9%~3. 2%，鉻 0? 16%~L49%，鎂 3. 1%~6. 8%，羧乙基纖維素 3. 3%~7. 5%，氟化鈣I. 1%~1. 5%，聚酞胺纖維 2. 1%~3. 6%，糠醛 0. 05%~0. 80%，余量為Fe。
[0005] 所述的高溫合金纖維粉末冶金材料，成分及各成分質(zhì)量百分含量優(yōu)選為：銅 5. 7%~7. 5%，鋁 3. 5%~4. 8%，鈦 3. 0%~4. 5%，鋅I. 5%~3. 0%，鉻 0? 50%~1. 20%，鎂 4. 1%~6. 1%，羧 乙基纖維素4. 5%~6. 5%，氟化鈣I. 2%~1. 4%，聚酞胺纖維2. 3%~3. 0%，糠醛0. 30%~0. 50%，余 量為Fe。
[0006] 所述的高溫合金纖維粉末冶金材料，成分及各成分質(zhì)量百分含量優(yōu)選為：銅 6. 4%，鋁4. 1%，鈦4. 1%，鋅2. 1%，鉻0. 80%，鎂4. 5%，羧乙基纖維素5. 9%，氟化鈣1. 5%，聚酞 胺纖維2. 8%，糠醛0. 35%，余量為Fe。
[0007] 所述的高溫合金纖維粉末冶金材料的制備方法，包括如下步驟： 1) 混料：將銅、鋁、鎂和鐵混合作為基體層，羧乙基纖維素、氟化鈣、聚酞胺纖維和糠醛 鈦作為纖維夾層、鋅和絡(luò)混合作為合金層，分別在混料機(jī)中混料，轉(zhuǎn)速為30rpm~55rpm，混 料時間為10min~20min;然后取出基體層，將纖維夾層置于基體層上，最后加入合金層； 2) 將步驟1)的混料加入到液壓機(jī)中壓制成型，壓制壓力為700~1000MPa; 3) 將步驟2)壓制好的試樣在燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，預(yù)熱溫度為500~600°C，燒結(jié)溫度 為1050~1120°C，高溫下的燒結(jié)時間為10~30min，然后在550~650°C下保溫30~60min，用 70~90°C的冷卻水淬滅，淬滅時間為20min，最后在180~220°C下保溫回火l~3h。
[0008] 步驟2)中壓制壓力為850MPa。
[0009] 步驟3)中預(yù)熱溫度為550°C，燒結(jié)溫度為1100°C，高溫下的燒結(jié)時間為20min。
[0010] 步驟3 )保溫回火溫度為200 °C，保溫回火時間為2h。
[0011] 有益效果：本發(fā)明提供一種高溫合金纖維粉末冶金材料及其制備方法，將羧乙基 纖維、聚酞胺纖維作為基體層與合金層之間的纖維夾層，能提高粉末冶金材料的耐高溫性 能，最尚可耐受1610°C的尚溫不變形，同時有效提尚材料燒結(jié)及泮火后的力學(xué)性能。
【具體實施方式】
[0012] 實施例1 高溫合金纖維粉末冶金材料，成分及各成分質(zhì)量百分含量為：銅9. 9%，錯5. 8%，鈦 5. 8%，鋅3. 2%，鉻1. 49%，鎂6. 8%，羧乙基纖維素7. 5%，氟化鈣1. 5%，聚酞胺纖維3. 6%，糠醛 0. 80%，余量為Fe。
[0013] 制備方法，包括如下步驟： 1) 混料：將銅、鋁、鎂和鐵混合作為基體層，羧乙基纖維素、氟化鈣、聚酞胺纖維和糠醛 鈦作為纖維夾層、鋅和鉻混合作為合金層，分別在混料機(jī)中混料，轉(zhuǎn)速為40rpm，混料時間為 15min;然后取出基體層，將纖維夾層置于基體層上，最后加入合金層； 2) 將步驟1)的混料加入到液壓機(jī)中壓制成型，壓制壓力為850MPa; 3) 將步驟2)壓制好的試樣在燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，預(yù)熱溫度為550°C，燒結(jié)溫度為 1100°C，高溫下的燒結(jié)時間為20min，然后在600°C下保溫45min，用70~90°C的冷卻水淬 滅，淬滅時間為20min，最后在200°C下保溫回火2h。
[0014] 實施例2 高溫合金纖維粉末冶金材料，成分及各成分質(zhì)量百分含量為：銅5. 1%，錯3. 1%，鈦 2. 3%，鋅0. 9%，鉻0. 16%，鎂3. 1%，羧乙基纖維素3. 3%，氟化鈣I. 1%，聚酞胺纖維2. 1%，糠醛 0. 05%，余量為Fe。
[0015] 制備方法，包括如下步驟： 1)混料：將銅、鋁、鎂和鐵混合作為基體層，羧乙基纖維素、氟化鈣、聚酞胺纖維和糠醛 鈦作為纖維夾層、鋅和鉻混合作為合金層，分別在混料機(jī)中混料，轉(zhuǎn)速為40rpm，混料時間為 15min;然后取出基體層，將纖維夾層置于基體層上，最后加入合金層； 2) 將步驟1)的混料加入到液壓機(jī)中壓制成型，壓制壓力為850MPa; 3) 將步驟2)壓制好的試樣在燒結(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，預(yù)熱溫度為550°C，燒結(jié)溫度為 1100°C，高溫下的燒結(jié)時間為20min，然后在600°C下保溫45min，用70~90°C的冷卻水淬 滅，淬滅時間為20mi