铜基碳化钛/氧化铝表面颗粒强化复合材料的制备方法

摘要

一种铜基碳化钛/氧化铝表面颗粒强化复合材料的制备方法，属于金属基复合材料制备技术领域。首先配置表面强化层粉末，为自蔓延反应体系粉末。然后，添加聚乙烯醇水溶液均匀搅拌，将表面强化层粉末混合成膏状或压制成预制块，涂覆或粘结于EPS塑料泡沫模样表面，经涂挂耐火涂料后干燥，进行铜液熔炼、埋砂浇铸得到铜基TiC/Al₂O₃复相陶瓷表面颗粒强化复合材料。该方法的特点是通过浇铸热量引发表面强化层粉末的自蔓延反应，由于产物原位生成，避免了外界的污染与夹杂，保证了强化区域的力学与物理性能；自蔓延反应的高放热温度使得产物为熔体，熔覆于金属表面既保证强化涂层的致密性，同时保证强化层与基体实现冶金结合。

主权项

一种铜基碳化钛/氧化铝表面颗粒强化复合材料的制备方法，其特征在于：利用铜液的高温引发自蔓延反应，在铜基铸件表面形成TiC/Al₂O₃复相陶瓷硬质相；高的放热温度使得产物为熔体，熔覆于金属表面保证涂层的致密性以及强化层与基体的结合强度，其具体步骤如下：1)氧化铁粉或氧化铜粉、铝粉、钛粉和石墨粉按照质量比27‑40％：18‑30％：30‑40％：7.5‑10％进行配料，按照球料比2:1在球磨机中混合1‑24小时制成混合粉末；2)在混合均匀的粉末中加入粘结剂聚乙烯醇水溶液，粘结剂与混合粉末的质量比为1:20‑1:100，搅拌均匀制成膏状涂料或直接在压力200MPa下进行压制制成预制块；3)将膏状涂料涂覆在铸件EPS塑料泡沫模具的表面或涂覆于指定位置，或将预制块粘贴在EPS塑料泡沫模具的表面或指定位置，并在30‑50℃干燥1‑10小时；4)将步骤3)得到的铸件模型外涂挂一层耐火防粘砂涂料，在40‑50℃烘干4‑20小时；5)在中频感应电炉中熔炼铜液，进行浇铸，在铜基铸件表面形成TiC/Al₂O₃复相陶瓷硬质相；6)铸件冷却至室温后进行后续热处理或直接进行表面清理、打磨，得到表面为自蔓延反应熔覆TiC/Al₂O₃复相陶瓷颗粒增强的铸件。