一种碳化钨颗粒增强的铁基粉末冶金材料及其制备方法

摘要

本发明涉及塑性成形技术和粉末冶金技术，具体是指一种碳化钨颗粒增强的铁基粉末冶金材料及其制备方法。铁基粉末冶金材料具体配方按质量百分比计的组分及其含量如下：基体材料85.0～90.0％，增强相碳化钨10.0～15.0％；所述基体材料按质量百分比计的组分及其含量为铜1.4～2.0％，镍1.7～2.0％，钼0.9～1.2％，碳0.7～1.6％，余量为铁。本发明采用放电等离子快速烧结，所得材料具有近全致密、硬度高、室温抗弯强度好和高温力学性能优异等特点，可用作耐磨材料、刀具材料等，可减少我国刀具材料生产对钒、铬等贵重金属的进口依赖。本发明性价比高，工业化生产前景好。

主权项

一种碳化钨颗粒增强的铁基粉末冶金材料的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤及其工艺条件：步骤一：基体材料的成分设计按下述质量百分比计的组分及其含量配比基体材料：铜1.4～2.0％，镍1.7～2.0％，钼0.9～1.2％，碳0.7～1.6％，余量为铁；上述铁、铜、镍、钼和碳，均以单质形式加入，其中，铁为纯度≥99.5％、粒度45～149μm的水雾化铁粉；铜为纯度≥99.9％、粒度≤75μm的电解铜粉；镍为纯度≥99.8％、粒度3～5μm的羰基镍粉；钼为纯度≥99.7％、粒度≤75μm的还原钼粉；碳为粒度2～3μm的胶体石墨；步骤二：高能球磨基体材料将步骤一所述的基体材料置于高能球磨机中进行球磨，直至球磨粉末晶粒细化至纳米级；步骤三：混粉将基体材料与增强相按下述质量百分比计配比混合粉末：基体材料85.0～90.0％，增强相纳米级硬质颗粒碳化钨10.0～15.0％，其余为不可避免的微量杂质；碳化钨以化合物的形式加入，纯度≥99.9％，粒度200～800nm；将上述混合粉末置于球磨机中进行球磨，球磨速度为85～100r/min，球磨时间为2～5h，直至基体材料与增强相纳米级硬质颗粒碳化钨混合均匀；步骤四：放电等离子烧结将步骤三混合均匀的粉末装入石墨模具内，采用放电等离子烧结设备烧结，烧结工艺条件如下：烧结电流类型：直流脉冲电流烧结压力：30～50MPa烧结温度：750～1000℃升温速率：50～75℃/min烧结保温时间：0～5min烧结真空度：≤4Pa经快速烧结即可得到组织细小、均匀的一种碳化钨颗粒增强的铁基粉末冶金材料。