一種鐵基粉末冶金合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鐵基粉末冶金合金，其特征在于，由下列重量份的原料制成：Mo4.2-4.3、Cu0.1-0.2、As0.3-0.4、Ho0.3-0.45、Ta0.23-0.27、Er0.35-0.39、二氧化鈰1.1-1.3、石墨0.45-0.65、硬脂酸鋅2.6-2.9、鐵粉92-94、助劑1-2；本發(fā)明原料中增加石墨，增加了合金的耐磨性與潤滑性，制造的合金組織致密，微觀結(jié)構(gòu)良好，孔隙很少，結(jié)構(gòu)剛度、硬度、耐疲勞性能、抗拉強度性能優(yōu)良；本發(fā)明所制備的合金同時滿足高強度、高韌性和高硬度，拓寬了鐵基粉末冶金材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
【專利說明】 一種鐵基粉末冶金合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及粉末冶金領(lǐng)域，特別是一種鐵基粉末冶金合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經(jīng)過成形和燒結(jié)，制取金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工業(yè)技術(shù)。目前，粉末冶金技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于交通、機械、電子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工業(yè)等領(lǐng)域，成為新材料科學(xué)中最具發(fā)展活力的分支之一。粉末冶金技術(shù)具備顯著節(jié)能、省材、性能優(yōu)異、產(chǎn)品精度高且穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點，非常適合于大批量生產(chǎn)。另外，部分用傳統(tǒng)鑄造方法和機械加工方法無法制備的材料和復(fù)雜零件也可用粉末冶金技術(shù)制造，因而備受工業(yè)界的重視。粉末冶金結(jié)構(gòu)件制品材料成分不受熔煉限制，既可以加入合金成分，也可以加入其它結(jié)構(gòu)組分，并且在相當大的范圍內(nèi)根據(jù)要求進行調(diào)整，進而在力學(xué)性能上能達到與鋼件匹配的效果。
[0003]粉末冶金機械化程度高，既能減少人員，又能提高效率，進而節(jié)約成本。粉末冶金技術(shù)能取代傳統(tǒng)的制造工藝，為廣大傳統(tǒng)企業(yè)節(jié)約成本。
[0004]鐵基粉末冶金結(jié)構(gòu)件無需機加工，節(jié)約了材料及加工工序，大大節(jié)約了成本。此外粉末冶金材料偏析小，組織較均勻，因此鐵基粉末冶金產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在汽車、農(nóng)用工具、家用電器中。在近幾十年中每輛汽車中所使用的鐵基粉末冶金產(chǎn)品的比例呈上升趨勢。然而鐵基粉末冶金材料中孔隙較多，合金強度韌性較低，限制了它的進一步使用。目前提高粉末冶金材料的常用方法為添加昂貴合金元素(如N1、Mo等)、改善壓制工藝、增加后續(xù)處理工序。然而昂貴的合金元素大幅度增加了材料的成本；溫壓，快速壓制等需新的設(shè)備及儀器，并且本發(fā)明不與溫壓等壓制方法沖突；而滲銅等后續(xù)處理增加了工序和能源的使用，大幅度增加成本及生產(chǎn)周期。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種鐵基粉末冶金合金及其制備方法。
[0006]為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過以下方案實施:
一種鐵基粉末冶金合金，由下列重量份的原料制成:Mo4.2-4.3、Cu0.1-0.2、As0.3-0.4、Ho0.3-0.45、Ta0.23-0.27、Er0.35-0.39、二氧化鈰 1.1-1.3、石墨 0.45-0.65、硬脂酸鋅2.6-2.9、鐵粉92-94、助劑1-2 ；
所述助劑由下列重量份的原料制成:鐵粉3-4、氧化鋅2-3、二氧化鈦1-2、偏磷酸鈉2-3、高嶺土粉5-6、氮化鋁粉1-2、硅烷偶聯(lián)劑KH550 2_3、硼化鉻5_6、順丁烯二酸酐2_3、二甲基娃油1_2、招酸酯偶聯(lián)劑DL-411 2_3、氰尿酸鋒1_2 ;制備方法是將鐵粉、氧化鋒、二氧化鈦、偏磷酸鈉、高嶺土粉、氮化鋁粉混合，研磨成200-300目粉末，然后加入硅烷偶聯(lián)劑KH550混合均勻，在10-15Mpa下壓制成坯料，然后，送入920_950°C下煅燒3_4小時，冷卻后，粉碎成300-400目粉末，與其它剩余成分混合，加熱至60-70°C，在1200-1500轉(zhuǎn)/分下攪拌1-2小時，即得。
[0007]本發(fā)明所述鐵基粉末冶金合金，由以下具體步驟制成:
(1)將Mo、Cu、As、Ho、Ta、Er、二氧化鋪、鐵粉混合,加入適量水中，送入球磨機中球磨，得到250-400目粉末，然后，噴霧干燥、烘干，在9-llMpa壓力下壓制成塊狀，然后在氮氣保護氣氛下700-750°C進行燒結(jié)8-10小時，將燒結(jié)后的物料粉碎后過200-400目篩；
(2)將其它剩余成分混合均勻；
(3)將步驟(I)、(2)物料在60-65°C下混合攪拌均勻75-95分鐘后，裝入模具，壓制成
坯；
(4)將壓坯放在燒結(jié)爐中，以9-12°C/分鐘速率升溫至350-450°C條件下燒結(jié)1_2小時，再以6-8°C /分鐘速率升溫至650-750°C條件下燒結(jié)1.5-2小時；然后以5_7°C /分鐘速率升溫至1100-1150°C條件下燒結(jié)2-3小時；最后空氣中冷卻至室溫即可。
[0008]本發(fā)明原料中增加石墨，增加了合金的耐磨性與潤滑性，制造的合金組織致密，微觀結(jié)構(gòu)良好，孔隙很少，結(jié)構(gòu)剛度、硬度、耐疲勞性能、抗拉強度性能優(yōu)良；本發(fā)明所制備的合金同時滿足高強度、高韌性和高硬度，拓寬了鐵基粉末冶金材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
具體實施方案
[0009]下面通過具體實例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0010]一種鐵基粉末冶金合金，由下列重量份(公斤)的原料制成:Mo4.2、Cu0.1、As0.3、Ho0.3、Ta0.23、Er0.35、二氧化鈰 1.1、石墨 0.45、硬脂酸鋅 2.6、鐵粉 92-94、助劑 1-2 ；
所述助劑由下列重量份(公斤)的原料制成:鐵粉4、氧化鋅2、二氧化鈦2、偏磷酸鈉
2、高嶺土粉6、氮化鋁粉1、硅烷偶聯(lián)劑KH550 3、硼化鉻6、順丁烯二酸酐2、二甲基硅油2、鋁酸酯偶聯(lián)劑DL-411 3、氰尿酸鋅2 ;制備方法是將鐵粉、氧化鋅、二氧化鈦、偏磷酸鈉、高嶺土粉、氮化鋁粉混合，研磨成200-300目粉末，然后加入硅烷偶聯(lián)劑KH550混合均勻，在10-15Mpa下壓制成坯料，然后，送入920-950°C下煅燒3_4小時，冷卻后，粉碎成300-400目粉末，與其它剩余成分混合，加熱至60-70°C，在1200-1500轉(zhuǎn)/分下攪拌1_2小時，即得。本發(fā)明所述鐵基粉末冶金合金，由以下具體步驟制成:
(1)將Mo、Cu、As、Ho、Ta、Er、二氧化鋪、鐵粉混合,加入適量水中，送入球磨機中球磨，得到250-400目粉末，然后，噴霧干燥、烘干，在9-llMpa壓力下壓制成塊狀，然后在氮氣保護氣氛下700-750°C進行燒結(jié)8-10小時，將燒結(jié)后的物料粉碎后過200-400目篩；
(2)將其它剩余成分混合均勻；
(3)將步驟(I)、(2)物料在60-65°C下混合攪拌均勻75-95分鐘后，裝入模具，壓制成
坯；
(4)將壓坯放在燒結(jié)爐中，以9-12°C/分鐘速率升溫至350-450°C條件下燒結(jié)1_2小時，再以6-8°C /分鐘速率升溫至650-750°C條件下燒結(jié)1.5-2小時；然后以5_7°C /分鐘速率升溫至1100-1150°C條件下燒結(jié)2-3小時；最后空氣中冷卻至室溫即可。
[0011]經(jīng)過檢測，本發(fā)明法蘭的硬度:HRC55 ;抗拉強度:950MPa。
【權(quán)利要求】
1.一種鐵基粉末冶金合金，其特征在于，由下列重量份的原料制成:Mo4.2-4.3、Cu0.1-0.2、As0.3-0.4、Ho0.3-0.45、Ta0.23-0.27、Er0.35-0.39、二氧化鈰 1.1-1.3、石墨0.45-0.65、硬脂酸鋅 2.6-2.9、鐵粉 92-94、助劑 1-2 ； 所述助劑由下列重量份的原料制成:鐵粉3-4、氧化鋅2-3、二氧化鈦1-2、偏磷酸鈉2-3、高嶺土粉5-6、氮化鋁粉1-2、硅烷偶聯(lián)劑KH550 2_3、硼化鉻5_6、順丁烯二酸酐2_3、二甲基娃油1_2、招酸酯偶聯(lián)劑DL-411 2_3、氰尿酸鋒1_2 ;制備方法是將鐵粉、氧化鋒、二氧化鈦、偏磷酸鈉、高嶺土粉、氮化鋁粉混合，研磨成200-300目粉末，然后加入硅烷偶聯(lián)劑KH550混合均勻，在10-15Mpa下壓制成坯料，然后，送入920_950°C下煅燒3_4小時，冷卻后，粉碎成300-400目粉末，與其它剩余成分混合，加熱至60-70°C，在1200-1500轉(zhuǎn)/分下攪拌1-2小時，即得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鐵基粉末冶金合金，其特征在于，由以下具體步驟制成: (1)將Mo、Cu、As、Ho、Ta、Er、二氧化鋪、鐵粉混合,加入適量水中，送入球磨機中球磨，得到250-400目粉末，然后，噴霧干燥、烘干，在9-llMpa壓力下壓制成塊狀，然后在氮氣保護氣氛下700-750°C進行燒結(jié)8-10小時，將燒結(jié)后的物料粉碎后過200-400目篩； (2)將其它剩余成分混合均勻； (3)將步驟(I)、(2)物料在60-65°C下混合攪拌均勻75-95分鐘后，裝入模具，壓制成坯； (4)將壓坯放在燒結(jié)爐中，以9-12°C/分鐘速率升溫至350-450°C條件下燒結(jié)1_2小時，再以6-8°C /分鐘速率升溫至650-750°C條件下燒結(jié)1.5-2小時；然后以5_7°C /分鐘速率升溫至1100-1150°C條件下燒結(jié)2-3小時；最后空氣中冷卻至室溫即可。
【文檔編號】C22C38/16GK103537691SQ201310471995
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】黃浩 申請人:蕪湖市鴻坤汽車零部件有限公司