【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于粉末冶金和铸造，具体涉及一种双层包覆改性zta陶瓷颗粒多孔预制体及其制备方法和应用。
技术介绍
1、磨损普遍存在于冶金、石油、化工、建筑、国防科技等领域，对工件和装备的服役可靠性和服役寿命具有决定性影响。当前，工业生产中日益追求高效生产率和可持续发展，但传统耐磨材料在严峻工况下已经无法满足性能要求，迫切需要研发出新型长效耐磨材料，从而从根本上减少磨损，延长设备使用寿命，提高生产效率，减少能源损耗。
2、高锰钢是专为重工业设计研发的一种耐磨钢材，在承受剧烈冲击或接触应力作用下，高锰钢表面会迅速硬化，外硬内韧的特性可以既耐磨损又抗冲击，目前已广泛应用于采石、采矿、挖掘、煤炭工业、铸造和钢铁行业等领域。相比于高锰钢，氧化锆增韧氧化铝(zta)陶瓷增强高锰钢基复合材料可以融合高锰钢和zta陶瓷的特性，有望进一步提升高锰钢基材料的抗高强度冲击、耐高温、耐磨损等性能，受到了学术界和工程界的广泛关注。然而，在复合材料铸造成形过程中，由于zta陶瓷颗粒与高锰钢熔体润湿性差，浇筑温度较高，zta陶瓷颗粒与高锰钢基体间往往仅形成机械结合界面，甚至在两者界面间还容易产生物理间隙，导致zta陶瓷和高锰钢基体的复合效果无法发挥，复合材料的整体耐磨性能不及预期。为了实现高性能zta陶瓷颗粒增强高锰钢基复合材料的低成本和规模化生产，必须对zta陶瓷颗粒进行表面包覆处理，以通过表面活性包覆层改善zta陶瓷颗粒与高锰钢基体间的润湿性，并促进冶金结合界面的形成，进而充分发掘出zta陶瓷颗粒与高锰钢基体的潜在复合效果。
3、为了
技术实现思路
1、为解决现有技术的缺点和不足，本专利技术的首要目的在于提供一种双层包覆改性zta陶瓷颗粒多孔预制体的制备方法。具体为采用球磨工艺将高锰钢粉末、zr-fe合金粉末、zta微粉混合并添加无水乙醇制成浆料，再将zta颗粒浸泡在浆料中，得到表面包覆有浆料的zta颗粒，然后在1050～1100℃进行烧结处理，再将改性后的zta颗粒浸入由高锰钢粉末和无水乙醇组成的浆料中，得到具有两层包覆层的zta颗粒。在此基础上，将两层包覆后的zta颗粒放入石墨模具中，经无压烧结后获得zta陶瓷多孔预制体。该方法获得的预制体有利于zta陶瓷与金属材料的复合，也可实现陶瓷与金属界面的冶金结合。
2、本专利技术的另一目的在于提供上述制备方法获得的双层包覆改性zta陶瓷颗粒多孔预制体。
3、本专利技术的再一目的在于提供上述一种双层包覆改性zta陶瓷颗粒多孔预制体在高锰钢基复合材料中的应用。
4、本专利技术目的通过以下技术方案实现：
5、一种双层包覆改性zta陶瓷多孔预制体的制备方法，包括以下步骤：
6、(1)将zr-fe合金粉、zta微粉、高锰钢粉末和无水乙醇通过球磨混合得到混合粉体浆料；
7、(2)将zta颗粒浸入步骤(1)的混合粉体浆料中，使浆料包裹zta颗粒表面，取出zta颗粒并干燥，并在1050～1100℃预烧结，得到单层包覆zta颗粒；
8、(3)将高锰钢粉末与无水乙醇混合均匀得到浆料，再将步骤(2)所获得的单层包覆zta颗粒浸入其中，使高锰钢粉末均匀包覆在单层包覆zta颗粒的表面，取出并干燥，将表面双层包覆的zta颗粒装入模具中，在1250～1450℃下进行无压烧结，得到双层包覆改性多孔zta陶瓷预制体。
9、优选的，步骤(1)所述zr-fe合金粉的粒径为200～300目。
10、优选的，步骤(1)所述zr-fe合金粉中，zr的质量百分占比为30～60％。
11、优选的，步骤(1)所述zta微粉的粒径为3～5微米。
12、优选的，步骤(1)和(3)所述高锰钢粉末的粒径为300～400目。
13、优选的，步骤(1)所述zr-fe合金粉、zta微粉和高锰钢粉末的重量比为4～8：2～6：5～6。
14、优选的，步骤(1)所述无水乙醇占浆料重量的15～25％。
15、优选的，步骤(1)所述球磨为机械球磨，磨球球径为5～10mm，磨球与混合粉末的重量比为5：1～8：1，转速250～350r/min，球磨时间300～640min。
16、优选的，步骤(2)所述zta颗粒的粒径为10～15目。
17、优选的，步骤(2)所述zta颗粒和包覆层混合粉的重量比为5～8：1。
18、优选的，步骤(2)、(3)所述干燥均指在60～80℃的真空条件下干燥3～4h，目的是为了把颗粒中的无水乙醇蒸发去除。
19、优选的，步骤(2)所述预烧结的时间为45～60min。
20、优选的，步骤(3)中，按重量百分比计，高锰钢粉末占20～27％，无水乙醇占20～25％，余量为单层包覆zta颗粒。
21、优选的，步骤(3)所述无压烧结的时间为120～180min。
22、优选的，步骤(2)、(3)所述浆料包裹颗粒过程中需搅拌，目的是为了使原料之间混合均匀，本领域常规使用的转速都可以实现本步骤的目的，因此可不用限定搅拌速度。
23、步骤(1)所述球磨混合、步骤(2)所述预烧结、步骤(3)所述无压烧结均在惰性气体氛围下进行，所述惰性气体为氩气、氦气和氮气中的至少一种。
24、本专利技术提供上述制备方法制得的一种双层包覆改性zta陶瓷颗粒多孔预制体。
25、本专利技术提供上述一种双层包覆改性zta陶瓷颗粒多孔预制体在增强铁基复合材料中的应用。
26、所述应用的步骤包括：将上述一种双层包覆改性zta陶瓷颗粒多孔预制体固定于浇铸型腔中，将铁基熔体浇铸到型腔中，得到zta陶瓷颗粒增强铁基复合材料。
27、优选的，所述铁基为高锰钢、高铬铸铁和合金钢中的至少一种。
28、本专利技术提供一种双层包覆改性zta陶瓷颗粒多孔预制体增强高锰钢复合材料的制备方法，包括以下步骤：
29、将上述一种双层包覆改性zta陶瓷颗粒多孔预制体固定于浇铸型腔中，将高锰钢熔体浇铸到型腔中，得到zta陶瓷与高锰钢基体间界面冶金结合的复合材料。
30、优选的，所述高锰钢熔体出炉温度控制在1520～1570℃，浇铸温度控制在1500±20℃，浇铸前可进行除渣和去氧处理。
31、上述一种双层包覆改性zta陶瓷颗粒本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双层包覆改性ZTA陶瓷颗粒多孔预制体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)所述Zr-Fe合金粉中，Zr的质量百分占比为30～60％；
3.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，步骤(1)所述Zr-Fe合金粉的粒径为200～300目；
4.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，步骤(2)所述预烧结的时间为45～60min；
5.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，步骤(1)所述球磨为机械球磨，磨球球径为5～10mm，磨球与混合粉末的重量比为5：1～8：1，转速250～350r/min，球磨时间300～640min；
6.权利要求1～5任一项所述制备方法制得的一种双层包覆改性ZTA陶瓷颗粒多孔预制体。
7.权利要求6所述一种双层包覆改性ZTA陶瓷颗粒多孔预制体在增强铁基复合材料中的应用，其特征在于，实现ZTA陶瓷与铁基基体间界面的冶金结合。
8.一种双层包覆改性ZTA陶瓷颗粒多孔预制体增强高锰钢复合材料的制备方法，其特
9.权利要求8所述制备方法制得的一种双层包覆改性ZTA陶瓷颗粒多孔预制体增强高锰钢复合材料。
10.权利要求9所述一种双层包覆改性ZTA陶瓷颗粒多孔预制体增强高锰钢复合材料在冶金、矿山、建筑、机械和电力领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种双层包覆改性zta陶瓷颗粒多孔预制体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，步骤(1)所述zr-fe合金粉中，zr的质量百分占比为30～60％；
3.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，步骤(1)所述zr-fe合金粉的粒径为200～300目；
4.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，步骤(2)所述预烧结的时间为45～60min；
5.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，步骤(1)所述球磨为机械球磨，磨球球径为5～10mm，磨球与混合粉末的重量比为5：1～8：1，转速250～350r/min，球磨时间3...
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