碳化物-金属复合材料的制备方法技术

本申请涉及碳化物

【技术实现步骤摘要】
碳化物
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金属复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料
，特别是涉及碳化物
‑
金属复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]金属
‑
陶瓷复合材料是由金属和陶瓷原料制成的材料，兼有金属和陶瓷的某些优点，如前者的韧性和抗弯性，后者的耐高温、高强度和抗氧化性能等。
[0003]根据各组成相所占百分比不同，金属陶瓷分为以陶瓷为基质和以金属为基质两类。金属基金属陶瓷通常具有高温强度高、密度小、易加工、耐腐蚀、导热性好等特点，因此常用于制造飞机和导弹的结构件、发动机活塞、化工机械零件等。碳化物基金属陶瓷是以碳化钛、碳化硅、碳化钨等为基体，与金属钴、镍、铬、钨、钼等金属复合而成，具有高硬度、高耐磨性、耐高温等特点，用于制造切削刀具、高温轴承、密封环、捡丝模套及透平叶片。
[0004]WC
‑
Co是研究和应用最早的金属陶瓷，由于具有很高的硬度(80～92HRA)，极高的抗压强度(600kg/mm2)，已经应用于许多领域。但是由于W和Co资源短缺，促使了无钨金属陶瓷的研制与开发，迄今已历经三代：第一代是“二战”期间，德国以Ni粘结TiC生产金属陶瓷；第二代是20世纪60年代美国福特汽车公司添加Mo到Ni粘结相中改善TiC和其他碳化物的润湿性，从而提高材料的韧性；第三代金属陶瓷则将氮化物引入合金的硬质相，改单一相为复合相。由此可见，碳化物
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金属复合材料是金属陶瓷中目前发展和应用最为成熟的一类。
[0005]但是随着碳化物基金属陶瓷的服役环境和使用要求的越来越苛刻，人们对其性能要求也越来越高。为了实现金属陶瓷综合性能的提升，通常会根据霍尔佩奇关系将碳化物陶瓷的晶粒进行均匀细化，但是传统的制备方法由于在一定温度下进行处理的时间较长，难以避免碳化物颗粒的长大。因此，亟需一种能够控制碳化物晶粒尺寸和晶粒分布的方法。

技术实现思路

[0006]基于此，有必要提供一种碳化物
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金属复合材料的制备方法，该方法制备得到的复合材料碳化物晶粒细小，分散均匀，综合性能优异。
[0007]一种碳化物
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金属复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]提供亲碳金属和排碳金属的盐溶液；
[0009]将所述盐溶液进行喷雾热解，得到亲碳金属和排碳金属的复合氧化物；
[0010]将所述复合氧化物进行微波加热渗碳，得到碳化物
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金属复合粉体；
[0011]将所述碳化物
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金属复合粉体进行烧结，得到碳化物
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金属复合材料。
[0012]在其中一个实施例中，所述亲碳金属为易与碳反应的金属；所述排碳金属为不易与碳反应的金属。
[0013]在其中一个实施例中，所述亲碳金属选自钛、锆、钒、钽、铌、钨、钼、铬、锰及铁中的至少一种；所述排碳金属选自铜、钴、镍、锡及镁中的至少一种。
[0014]在其中一个实施例中，所述盐溶液中亲碳金属和排碳金属以阳离子或酸根离子的形式存在。
[0015]在其中一个实施例中，所述盐溶液中亲碳金属与排碳金属的摩尔比为(0.1～99.9):100。
[0016]在其中一个实施例中，所述喷雾热解的温度为280℃～1200℃，雾化量≥1.0ml/min。
[0017]在其中一个实施例中，所述微波加热渗碳的温度≥500℃，时间≥1小时。
[0018]在其中一个实施例中，所述渗碳在真空环境中或保护气氛中进行。
[0019]在其中一个实施例中，所述渗碳采用的渗碳剂为固体渗碳剂、液体渗碳剂或气体渗碳剂。
[0020]在其中一个实施例中，所述烧结为加压烧结、无压烧结、低压烧结或真空烧结；所述烧结的温度≥600℃。
[0021]上述碳化物
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金属复合材料的制备方法，通过喷雾热解细化前驱体氧化物粉末的粒度和优化粉体的粒度分布，再利用微波的非热效应，促进碳原子在复合氧化物粉体中的反应和扩散，进而再原位得到碳化物晶粒细小和均匀的复合粉体，最终烧结致密化得到性能优异的碳化物
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金属陶瓷复合材料。
附图说明
[0022]图1为实施例1制备的碳化物
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金属复合材料的XRD图；
[0023]图2为实施例1制备的碳化物
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金属复合材料的显微组织结构图；
[0024]图3为对比例1制备的碳化物
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金属复合材料的显微组织结构图。
具体实施方式
[0025]为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述，并给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0026]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0027]一实施方式的碳化物
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金属复合材料的制备方法，包括以下步骤S110～S140：
[0028]S110、提供亲碳金属和排碳金属的盐溶液。
[0029]其中，亲碳金属为易于碳反应的金属，如钛(Ti)、锆(Zr)、钒(V)、钽(Ta)、铌(Nb)、钨(W)、钼(Mo)、铬(Cr)、锰(Mn)、铁(Fe)等。排碳金属为不易与碳反应的金属，如铜(Cu)、钴(Co)、镍(Ni)、锡(Sn)、镁(Mg)等。
[0030]可以理解，上述盐溶液中亲碳金属和排碳金属以阳离子或酸根离子的形式存在。
[0031]进一步的，上述盐溶液可由亲碳金属盐(如氯化盐、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐、醋酸盐等含亲碳金属阳离子的盐或如钨酸盐、钼酸盐等亲碳金属为酸根离子的盐)和排碳金属盐(如氯化盐、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐、醋酸盐等含排碳金属阳离子的盐或如钴酸盐、锡酸盐等排碳金属为酸根离子的盐)溶于溶剂(如去离子水)中得到。
[0032]进一步的，上述盐溶液中亲碳金属与排碳金属的摩尔比为(0.1～99.9):100。
[0033]需要说明的是，上述盐溶液也可以由其他方法制备，只要盐溶液中有亲碳金属离子和排碳金属离子即可。
[0034]S120、将上述盐溶液进行喷雾热解，得到亲碳金属和排碳金属的复合氧化物。
[0035]其中，喷雾热解的温度为280℃～1200℃，雾化量≥1.0ml/min。
[0036]通过控制喷雾热解的温度和雾化量，可一步得到粒径小、分散性好且活性高的复合氧化物粉体，以利于后续微波加热渗碳反应的充分进行，进而得到晶粒细小、分散均匀的碳化物。
[0037]S130、将上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化物
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金属复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供亲碳金属和排碳金属的盐溶液；将所述盐溶液进行喷雾热解，得到亲碳金属和排碳金属的复合氧化物；将所述复合氧化物进行微波加热渗碳，得到碳化物
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金属复合粉体；将所述碳化物
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金属复合粉体进行烧结，得到碳化物
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金属复合材料。2.根据权利要求1所述的碳化物
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金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述亲碳金属为易与碳反应的金属；所述排碳金属为不易与碳反应的金属。3.根据权利要求2所述的碳化物
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金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述亲碳金属选自钛、锆、钒、钽、铌、钨、钼、铬、锰及铁中的至少一种；所述排碳金属选自铜、钴、镍、锡及镁中的至少一种。4.根据权利要求1～3任一项所述的碳化物
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金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述盐溶液中亲碳金属和排碳金属以阳离子或酸根离子的形式存在。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴青松，鲍瑞，刘春轩，曹柳絮，蒋兆汝，吴云，兰阳春，张杰，苏新，
申请(专利权)人：湖南湘投轻材科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：