掺杂粉煤灰的自生陶瓷颗粒增强Fe-Al-Cr-Ni基复合材料及制备方法

摘要

本发明属于材料加工制备领域，具体涉及一种掺杂粉煤灰的自生陶瓷颗粒增强Fe-Al-Cr-Ni基复合材料及制备方法。本发明的粉煤灰掺杂的自生陶瓷颗粒增强Fe-Al-Cr-Ni基复合材料，掺杂有占复合材料重量1~4.8wt.%的粉煤灰，余量为Fe、Cr、Al和Ni，其中按照重量比，Fe：Cr：Al：Ni=90:10：（70~80）：（20~30）；其制备方法是首先按照比例混合粉末进行球磨，然后采用CO₂激光机发射高能激光束点燃压坯表面，引发压坯的自蔓延烧结，生成掺杂粉煤灰的Fe-Al-Cr-Ni基自生陶瓷颗粒增强复合材料。本发明以粉煤灰作为复合材料的原料不仅解决了污染问题同时大大降低了生产成本，还具有生成效率高，产品的纯度高和过程极短的优势。

主权项

一种掺杂粉煤灰的自生陶瓷颗粒增强Fe‑Al‑Cr‑Ni基复合材料，其特征在于掺杂有占复合材料重量1~4.8wt.%的粉煤灰，余量为Fe、Cr、Al和Ni，其中按照重量比，Fe：Cr：Al：Ni=90:10：（70~80）：（20~30）；其组织物相由Fe‑Al‑Cr‑Ni系金属间化合物+Al₂O₃、SiO₂陶瓷相+Al、Fe及Ni的固溶体物相组成；其平均硬度值为1500HV~1800HV，平均单位面积磨损率为0.40~0.70mg·mm^‑2；其制备方法是：首先对粉煤灰进行筛分，保留粒度在200目以上的粉煤灰粉末；将粒度为200目以上的含有10wt%Cr的铁基粉、铝粉和镍粉混合得到原始合金粉末，混合比例按重量比：铁基粉∶铝粉∶镍粉＝100:（70~80）:（20~30）；再将原始合金粉末和粉煤灰粉末按重量比为100:（1~5）在球磨机中球磨混合4~8小时，得到混合粉末；将混合粉末压制成圆柱形压坯，然后在大气下采用CO₂激光机发射高能激光束点燃压坯表面，激光输出功率为1000W，激光光斑直径为Ø15mm，激光点燃时间为15~20s，引发压坯的自蔓延烧结，生成掺杂粉煤灰的Fe‑Al‑Cr‑Ni基自生陶瓷颗粒增强复合材料。