| 應(yīng)用在增強(qiáng)金屬基方面的納米級(jí)碳化硅 |
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金屬基復(fù)合材料具有高溫強(qiáng)度、耐沖擊、耐腐蝕,同時(shí)還有不燃、不吸潮、導(dǎo)熱導(dǎo)電性好和抗輻射,特別是用晶須和粉體做增強(qiáng)劑的金屬基復(fù)合材料,是令人注目的航空航天用高溫材料,可用作飛機(jī)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭發(fā)動(dòng)機(jī)熱區(qū)和超音速飛機(jī)的表面材料等。
碳化硅是一種具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、耐磨、熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)點(diǎn)的陶瓷增強(qiáng)材料,而且碳化硅粉體的尺寸對(duì)復(fù)合材料的性能有重要影響,研究發(fā)現(xiàn)納米級(jí)碳化硅粉體具有粒徑小、分布均勻、比表面積大、高硬度、良好的自潤(rùn)滑、高熱傳導(dǎo)率和低膨脹系數(shù)等特征,對(duì)增強(qiáng)復(fù)合材料的性能有很好的效果。
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明的目的旨在提供一種納米級(jí)碳化硅增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備方法,利用納米級(jí) beta 相碳化硅球形粉體作為增強(qiáng)相與金屬粉末分別均勻混入兩種粘結(jié)劑復(fù)合,用快速注射成型技術(shù),得到分散均勻并致密,相對(duì)密度達(dá)99%,具有高精度、高性能、低成本的,而且工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高。
為了解決以上技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明的一種納米級(jí)碳化硅增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的制備方法,所述制備方法為采用快速注射成型法,優(yōu)選工藝為:將占重量比為 0.1%~25%的納米級(jí)碳化硅球形粉體和金屬粉末分別均勻混入粘結(jié)劑中得到兩種預(yù)混料,將兩種預(yù)混料按 1∶8~1∶3 配比復(fù)合在混煉機(jī)上70~90℃溫度下混煉1~2h后成為均勻的喂料;喂料經(jīng)制粒后在注射成型機(jī)于170~190℃溫度下、90~110MPa壓力下60s~80s時(shí)間內(nèi)快速注射成型,得到相應(yīng)成型坯;將成型坯經(jīng)過(guò)萃取法熱脫除粘結(jié)劑后,在1320~1350℃溫度、真空條件下進(jìn)行燒結(jié),保溫1.5~2.5h,得到相對(duì)密度為95%~99%、耐鹽霧性達(dá)到1000~2000h 和抗霉菌達(dá)到 35 ~ 43 天的納米級(jí)碳化硅增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。
所述金屬粉末包含316L不銹鋼粉體、430L不銹鋼粉體、304L不銹鋼粉體、17-4pH不銹鋼粉體、金屬銅粉、4J29 合金或4J32合金 ;所述粘結(jié)劑包含環(huán)氧樹脂、酚酞樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸酯、聚氯乙烯、甲基纖維素、聚乙二醇或熱塑性聚氨酯其中至少一種或幾種,選擇幾種時(shí)滿足互溶即可。
本發(fā)明還提供了一種上述方法制備得到的納米級(jí)碳化硅增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料,所述復(fù)合材料由金屬粉末和占重量比為0.1%~25%的納米級(jí)beta相碳化硅球形粉體分別均勻混入兩種粘結(jié)劑復(fù)合而成,其中碳化硅球形粉體均勻分布于金屬材料中形成協(xié)同增強(qiáng)相,粒徑介于30nm~3000nm。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下優(yōu)點(diǎn)或特色: (1)納米級(jí)beta相碳化硅球形粉體作為增強(qiáng)相,相比于傳統(tǒng)的alpha相碳化硅,beta相碳化硅球形粉體具有更好的分散性和流動(dòng)性,以及更高韌性、燒結(jié)性;
(2)兩種粘結(jié)劑分別將金屬粉末與納米級(jí)碳化硅球形粉體均勻粘附,實(shí)現(xiàn)了金屬 基體與增強(qiáng)相的均質(zhì)復(fù)合,使制品相對(duì)密度達(dá) 99%,制得高精度產(chǎn)品;
(3)產(chǎn)品中添加球形納米級(jí)碳化硅粉體,制得的產(chǎn)品具有多種優(yōu)異性能特性;
(4)本發(fā)明采用快速注射成型法,省去了傳統(tǒng)的金屬-碳化硅熔煉做成棒材或板材等中間環(huán)節(jié),也避免了車銑刨磨等繁瑣的機(jī)械加工工序,節(jié)省原材料,工藝簡(jiǎn)單、成本低、生產(chǎn)效率高。
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