B22D27/18 B22D19/02
1.一种自蔓延合成TiB 2颗粒增强铜基表面复合材料的制备方法,包括如下具体步骤:
制备SHS粉料;
将步骤(1)中得到的粉料制成粉料膏剂,并将其涂覆在模型表面上并干燥;
在步骤(2)的模型上浇注铜金属液;
将步骤(3)得到的复合材料进行后处理,得到复合铜铸件;
其特征在于,步骤2中所述粉料膏剂通过在步骤(1)完成之后所得到的SHS粉料中加入粘结剂制成;在所述步骤(2)之后,在所述模型上涂防粘砂涂料并干燥;利用铜金属液的高温引发自蔓延反应合成二硼化钛增强铜基复合材料。
2.如权利要求1所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,其特征在于:在步骤(1)中的SHS粉料中,包括氧化硼粉末。
3.如权利要求2 的方法,其特征在于:所述SHS粉末中还混合了金属粉末。
4.如权利要求1所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,其特征在于:所述金属粉末为金属钛粉、铝粉、铜粉、锰粉、钴粉、钡粉中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,其特征在于:在步骤(1)中的SHS粉料中还可以添加非金属粉末。
6.如权利要求1所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,其特征在于:非金属粉末为硼砂、炭粉、二氧化钛非金属粉末中的一种或几种。
7.如权利要求1所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,其特征在于:氧化硼粉的粒度为20‑100μm、金属钛粉为10‑60μm、铝粉40‑100为μm、铜粉40‑180为μm。
8.如权利要求1所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,其特征在于:在步骤(1)中的SHS粉料中含有质量分数为10‑40%的氧化硼粉、5‑30%的金属钛粉、5‑30%的铝粉、5‑20%的铜粉和2%‑8%的硼砂。
9.如权利要求1所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,其特征在于:在步骤(1)中所述SHS粉料采用机械搅拌或球磨的方法使其充分混合。
10.一种复合铜铸件,包括铜基体,其特征在于:所述铜基体邻接过渡层,该过渡层邻接颗粒增强合金层。
一种自蔓延合成TiB 2颗粒增强铜基表面复合材料的制备方法及一种复合铜铸件
技术领域
本发明属于金属基复合材料制备技术领域,特别提供了一种自蔓延合成TiB2颗粒增强铜基表面复合材料的制备方法。
背景技术
颗粒增强铜基复合材料具有比铜合金更好的综合性能,在颗粒增强铜基复合材料中,细小的颗粒具有承载作用,可减小摩擦副刮擦引起的亚表层塑性变形;同时高温稳定性良好的颗粒的加入可保持复合材料较高的高温强度,因而减缓了磨损表面材料的软化,降低了铜基体与摩擦副的粘着倾向。从而显著提高铜合金的耐磨性
二硼化钛具有一系列独特的物理化学性能,诸如高温硬度极高、密度和电阻率很低、传导率好、与金属的粘着性和摩擦系数很低、抗氧化性很高等,因而被认为是理想的硬质合金增强相。
自蔓延高温合成(Self‑propagating High‑temperature Synthesis,SHS)是基于放热化学反应的基本原理,利用外部热量诱发局部化学反应,形成化学反应前沿燃烧波,此后化学反应在自身放热的支持下继续进行,最后合成所需的新材料。自蔓延合成TiB2颗粒具有工艺简单、节能、高效、产品纯度高以及与金属基体相容性好等优点。
目前有关自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基表面复合材料的研究在国内外鲜有报道。中国申请号为200710118212.X的发明专利公开了一种自蔓延高温合成TiCo多孔材料的方法,属于粉末冶金-自蔓延高温合成技术领域。该发明是以钛粉和钻粉为原料,混合均匀后采用粉末压制的方法制备胚体,将胚体一端与点火装置的W丝相连接,放入真空反应合成器中,在一定真空度时开始升温,达到预热的温度后启动点火装置,即发生自蔓延高温合成反应,得到自蔓延高温合成样品。然而,这种TiCo复合材料不具有良好的高温耐磨性,无法在高温环境下使用。
中国申请号为200910071236.3的发明专利公开了一种自蔓延反应合成Ti‑Al‑Sn粉体材料的方法。它以Ti粉、Al粉、Sn粉为原料,使用行星球磨机使其混合均匀,然后放入干燥箱中干燥,将干燥号的粉末放入钢制模具中,用钨丝通入电流引燃合成Ti‑Al‑Sn粉体材料。然而这种粉体材料不具有复合材料的优良力学性能,并且工艺较为复杂。并且过程中需要用钨丝点燃,具有一定的危险性,不适合大规模生产。
总体来说,现有的一些自蔓延法得到的材料都无法具有优良的综合性能,高温耐磨性差,且工艺复杂,安全系数低。
发明内容
本发明的一个目的在于,提供一种铜铸件表面上自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的制备技术,以解决铜基复合材料高温性能差等问题,使得制备的颗粒增强铜基表面复合材料具有优异的综合性能,显著提高复合铜铸件的高温耐磨损性能,同时也可以适当的添加其他金属体,在使用时达到更好的效果。
为了实现上述目的,本发明提供一种真空消失模铸造工艺与SHS合成技术,其工艺过程是:制备SHS粉料→制备粉料膏剂→负载粉料膏剂→表面处理→浇注→后处理。
具体制备工艺步骤如下:
(1) 将氧化硼粉等粉末混合,得到SHS粉料。
(2) 在步骤(1)中的SHS粉料中加入粘结剂,制成粉料膏剂。
(3) 将步骤(2)中的粉料膏剂涂覆在模型表面上并干燥。
(4) 将步骤(3)中的模型上涂防粘砂涂料,并干燥。
(5) 在步骤(4)的模型上浇注铜金属液,高温引发自蔓延合成反应,得到表面自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料。
(6) 将步骤(5)得到的复合材料进行后处理,得到复合铜铸件。
如上所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,优选的是,步骤(1)中所述的SHS粉料中,除了添加氧化硼粉末之外,还混合了其他金属粉末。
如上所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,优选的是,其他粉末为金属钛粉、铝粉、铜粉、锰粉、钴粉、钡粉等金属粉末中的一种或几种。
如上所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,优选的是,步骤(1)所述的SHS粉料中还可以添加非金属粉末。
如上所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,优选的是,非金属粉末为硼砂、炭粉、二氧化钛等非金属粉末中的一种或几种。
在上述任意方案中,优选的是,所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,步骤(1)中所述SHS粉料中的各组分粒度达到一定要求,更优选的是,氧化硼粉的粒度为20‑100μm、金属钛粉为10‑60μm、铝粉为40‑100μm、铜粉为40‑180μm。
在上述任意方案中,优选的是,所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,步骤(1)中所述SHS粉料中含有质量分数为10‑40%的氧化硼粉、5‑30%的金属钛粉、5‑30%的铝粉、5‑20%的铜粉和2%‑8%的硼砂。
在上述任意方案中,优选的是,所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,步骤(1)中所述SHS粉料采用机械搅拌或球磨等方法使其充分混合,更优选的是,在低速球磨机中球磨4‑12小时,制成SHS粉料。
在上述任意方案中,优选的是,所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,步骤(2)中所述粘结剂为可以增加粉料粘结性的溶剂,更优选的是,聚乙烯醇水溶液。
在上述任意方案中,优选的是,所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,步骤(2)中所述聚乙烯醇水溶液的质量分数为2‑8%。
在上述任意方案中,优选的是,所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,步骤(2)中所述粘结剂加入之后需要对其进行研磨,更优选的是,将其研磨0.5‑1小时,制成粉料膏剂。
在上述任意方案中,优选的是,所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,将步骤(2)中所得到的粉料膏剂采用刷涂和喷涂等方式将粉料膏剂涂覆在模型表面上。
在上述任意方案中,优选的是,所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,粉料膏剂的厚度为0.5‑40mm。
在上述任意方案中,优选的是,所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,步骤(3)中所述将粉料膏剂负载在模型表面后进行干燥,更优选的是,干燥温度为25‑40ºC,烘干时间为4‑24小时。
在上述任意方案中,优选的是,所述模型可以选用高分子材料,更优选的是,选用聚苯乙烯泡沫塑料。
在上述任意方案中,优选的是,所述模型可根据需要打造成各种形状以满足生产要求。
在上述任意方案中,优选的是,所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,步骤(4)中所述在模型外涂覆一层防粘砂涂料,然后进行干燥,更优选的是,干燥温度为40‑50ºC,烘干时间为8‑48小时。
在上述任意方案中,优选的是,所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,步骤(5)中所述铜金属液由中频感应电炉得到。
在上述任意方案中,优选的是,所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,步骤(5)中所述铜金属液为各类铜合金中的一种或几种。
在上述任意方案中,优选的是,所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,步骤(5)中所述铜金属液的浇注温度为1100‑1200ºC。
在上述任意方案中,优选的是,所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,步骤(5)中所述铜金属液浇注过程在真空环境下进行,更优选的是,真空度为0.02‑0.04MPa。
在上述任意方案中,优选的是,所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,步骤(6)中所述后处理的步骤为沉淀强化热处理,冷却到室温后进行表面清理、打磨,得到表面自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合铜铸件。
在上述任意方案中,优选的是,所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,步骤(6)中所述后处理的步骤还可以为涂保护漆等工序。
在上述任意方案中,优选的是,所述的自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,所述复合铜铸件表面颗粒增强合金层厚度为1‑10mm。更优选的是,其中TiB2、Al2O3颗粒总体积百分数为10‑40%,其余为基体部分。
本发明的另一个目的在于,提供一种复合铜铸件,其具有铜基体,该铜基体相邻有过渡层,而该过渡层邻接颗粒增强合金层。
如上所述的复合铜铸件,优选的是,所述颗粒增强合金层由基体组织和粉末颗粒得到。
在上述任一方案中优选的是,所述粉末颗粒由10‑40%的氧化硼粉末、5‑30%的金属钛粉、5‑30%的铝粉、5‑20%的铜粉2‑8%的硼砂混合得到。
在上述任一方案中优选的是,所述粉末颗粒由20%的氧化硼粉末、25%的金属钛粉、27%的铝粉、20%的铜粉8%的硼砂混合得到。
在上述任一方案中优选的是,所述粉末颗粒由32%的氧化硼粉末、22%的金属钛粉、26%的铝粉、15%的铜粉5%的硼砂混合得到。
在上述任一方案中优选的是,所述粉末颗粒由30%的氧化硼粉末、27%的金属钛粉、27%的铝粉、10%的铜粉6%的硼砂混合得到。
在上述任一方案中优选的是,所述粉末颗粒由35%的氧化硼粉末、25%的金属钛粉、15%的铝粉、20%的铜粉5%的硼砂混合得到。
在上述任一方案中优选的是,所述粉末颗粒由30%的氧化硼粉末、25%的金属钛粉、25%的铝粉、14%的铜粉6%的硼砂混合得到。
在上述任一方案中优选的是,所述粉末颗粒由36%的氧化硼粉末、25%的金属钛粉、15%的铝粉、19%的铜粉5%的硼砂混合得到。
在上述任一方案中优选的是,所述粉末颗粒由34%的氧化硼粉末、27%的金属钛粉、15%的铝粉、17%的铜粉7%的硼砂混合得到。
在上述任一方案中优选的是,所述粉末颗粒由33%的氧化硼粉末、27%的金属钛粉、16%的铝粉、18%的铜粉6%的硼砂混合得到。
在上述任一方案中优选的是,所述粉末颗粒由39%的氧化硼粉末、18%的金属钛粉、19%的铝粉、18%的铜粉6%的硼砂混合得到。
在上述任一方案中优选的是,所述粉末颗粒由30%的氧化硼粉末、28%的金属钛粉、27%的铝粉、10%的铜粉5%的硼砂混合得到。
在上述任一方案中优选的是,所述粉末颗粒由37%的氧化硼粉末、23%的金属钛粉、25%的铝粉、13%的铜粉2%的硼砂混合得到。
在上述任一方案中优选的是,所述粉末颗粒中氧化硼粉的粒度为20‑100μm、金属钛粉为10‑60μm、铝粉为40‑100μm、铜粉为40‑180μm。
在上述任一方案中优选的是,所述颗粒增强合金层中TiB2、Al2O3颗粒总体积百分数为10‑40%,其余为基体组织。
在上述任一方案中优选的是,所述颗粒增强合金层厚度为1‑10mm。
在上述任一方案中优选的是,所述颗粒增强合金层硬度HRC40‑55,增强体颗粒显微硬度HV1800‑2400。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明提供了一种自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,制备工艺简单,可有效降低能源的消耗,低碳环保。
本发明提供了一种自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,利用二硼化钛优良的高温性能,使得铜基复合材料具有高温稳定性良好、高温耐磨性好等优点。使用本发明制备所得的复合铜铸件的颗粒增强合金层致密度高,与基体冶金结合好,且具有高的强度、良好的导热及抗高温摩擦磨损性能,适用于高温磨损工况条件下服役的各类耐磨铜合金部件。经过洛氏硬度测试,其硬度可达HRC40‑55。
本发明提供了一种自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法,铜基主体与填料之间结合牢固,能够根据不同要求设计不同的SHS粉料配方,从而可以针对不同的性能要求制备出性能各异的铜基复合材料。
本发明所提供的一种自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料及一种复合铜铸件的技术方案包括上述各部分的任意组合,上述各部分的简单变化或组合仍为本发明的保护范围。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,下面结合具体实施例对本发明作了详细说明。但是,显然可对本发明进行不同程度的变型和改型而不超出后附权利要求限定的本发明更宽的精神和范围。因此,以下实施例具有例示性的而没有限制的含义。
实施例1:
一种自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法:
(1) 制备SHS粉料:按重量比取50μm氧化硼粉320g 、30μm的Ti粉220g、、40μm的Al粉260 g、 150μm的Cu粉150g和硼砂50g,在球磨机中混合4个小时,将其充分混合。
(2) 制备粉料膏剂:然后加入5%聚乙烯醇水溶液约150ml,在混料机中搅拌0.5小时制成SHS粉料膏剂。
(3) 负载粉料膏剂:将混好的SHS粉料膏剂涂覆在高炉风口小套泡沫塑料模型的工作表面上,涂覆厚度2‑4mm,然后在≤40ºC温度下进行干燥10小时。
(4) 表面处理:将步骤(3)中的模型上外挂约1mm厚的防粘砂涂料。使用前在≤50ºC的烘箱内干燥24小时。
(5) 浇注:将涂有SHS粉料和防粘砂涂料的风口小套泡沫塑料模型及浇注系统置于真空消失模专用砂箱中,并用干石英砂填埋。然后将之置于振实台上振动紧实。砂箱的上部用塑料薄膜覆盖,并安放浇口杯,中频炉熔炼Cr‑Zr‑Cu铜合金金属液,后抽真空进行浇注,浇注温度为1150 ºC,真空度为0.03MPa。
(6) 后处理:铸件冷却到室温后,进行固溶强化热处理,冷却到室温后进行表面清理、打磨,即得表面上自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基表面复合铜铸件。复合铜铸件表面颗粒增强合金层厚度为4mm,硬度HRC40‑45。
实施例2:
一种自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法:
(1) 制备SHS粉料:按重量比取100μm氧化硼粉300g 、40μm的Ti粉220g、20μm的Al粉220g、 50μm的Cu粉100g和硼砂60g,在球磨机中混合6个小时,使粉料充分混合。
(2) 制备粉料膏剂:在上述SHS粉料中加入4%聚乙烯醇水溶液约150ml,在混料机中搅拌1小时制成SHS粉料膏剂。
(3) 负载粉料膏剂:将混好的SHS涂料料膏剂采用喷涂的方式,涂覆在转炉氧喷头聚苯乙烯泡沫塑料模型的工作表面上,涂覆厚度1‑2mm,然后在≤30ºC的烘干室内进行干燥12小时。
(4) 表面处理:在上述模型上外挂约1mm厚的防粘砂涂料。使用前在≤50ºC的烘箱内干燥18小时。
(5) 浇注:将涂有SHS粉料和防粘砂涂料的转炉氧喷头聚苯乙烯泡沫塑料模型及浇注系统置于真空消失模专用砂箱中,并用干石英砂填埋。然后将之置于振实台上振动紧实。砂箱的上部用塑料薄膜覆盖,并安放浇口杯,中频炉熔炼Cr‑Zr‑Cu铜合金金属液,后抽真空进行浇注,浇注温度为1100 ºC,真空度为0.03MPa。
(6) 后处理:铸件冷却到室温后,进行固溶强化热处理,冷却到室温后进行表面抛丸清理、打磨,即得表面上自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基表面复合铜铸件。复合铜铸件表面颗粒增强合金层厚度为2mm,硬度HRC35‑40。
实施例3:
一种自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法:
(1) 制备SHS粉料:按重量比取80μm氧化硼粉300g 、50μm的Ti粉220g、90μm的Al粉220g、 50μm的Cu粉100g和硼砂60g,在球磨机中混合10个小时,使粉料充分混合。
(2) 制备粉料膏剂:在上述SHS粉料中加入8%聚乙烯醇水溶液约150ml,在混料机中搅拌1小时制成SHS粉料膏剂。
(3) 负载粉料膏剂:将混好的SHS涂料料膏剂采用喷涂的方式,涂覆在转炉氧喷头聚苯乙烯泡沫塑料模型的工作表面上,涂覆厚度1‑2mm,然后在≤30ºC的烘干室内进行干燥12小时。
(4) 表面处理:在上述模型上外挂约1mm厚的防粘砂涂料。使用前在≤50ºC的烘箱内干燥20小时。
(5) 浇注:将涂有SHS粉料和防粘砂涂料的转炉氧喷头聚苯乙烯泡沫塑料模型及浇注系统置于真空消失模专用砂箱中,并用干石英砂填埋。然后将之置于振实台上振动紧实。砂箱的上部用塑料薄膜覆盖,并安放浇口杯,中频炉熔炼Cr‑Zr‑Cu铜合金金属液,后抽真空进行浇注,浇注温度为1200ºC,真空度为0.03MPa。
(6)后处理:铸件冷却到室温后,进行固溶强化热处理,冷却到室温后进行表面抛丸清理、打磨,即得表面上自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基表面复合铜铸件。复合铜铸件表面颗粒增强合金层厚度为2mm。
实施例4:
一种自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法:
(1) 制备SHS粉料:按重量比取80μm氧化硼粉300g 、50μm的Ti粉220g、90μm的Al粉220g、 50μm的Cu粉100g和硼砂60g,30μm的TiO2粉30g在球磨机中混合10个小时,使粉料充分混合。
(2) 制备粉料膏剂:在上述SHS粉料中加入2%聚乙烯醇水溶液约150ml,在混料机中搅拌1小时制成SHS粉料膏剂。
(3) 负载粉料膏剂:将混好的SHS涂料料膏剂采用刷涂的方式,涂覆在转炉氧喷头聚苯乙烯泡沫塑料模型的工作表面上,涂覆厚度1‑2mm,然后在≤50ºC的烘干室内进行干燥24小时。
(4) 表面处理:在上述模型上外挂约1mm厚的防粘砂涂料。使用前在≤50ºC的烘箱内干燥20小时。
(5) 浇注:将涂有SHS粉料和防粘砂涂料的转炉氧喷头聚苯乙烯泡沫塑料模型及浇注系统置于真空消失模专用砂箱中,并用干石英砂填埋。然后将之置于振实台上振动紧实。砂箱的上部用塑料薄膜覆盖,并安放浇口杯,中频炉熔炼Cr‑Zr‑Cu铜合金金属液,后抽真空进行浇注,浇注温度为1200 ºC,真空度为0.03MPa。
(6) 后处理:铸件冷却到室温后,进行固溶强化热处理,冷却到室温后进行表面抛丸清理、打磨,即得表面上自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基表面复合铜铸件。复合铜铸件表面颗粒增强合金层厚度为2mm。
实施例5:
一种自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法:
(1) 制备SHS粉料:按重量比取80μm氧化硼粉300g 、50μm的Ti粉220g、90μm的Al粉220g、 50μm的Cu粉100g和硼砂60g,在球磨机中混合10个小时,使粉料充分混合。
(2) 制备粉料膏剂:在上述SHS粉料中加入5%聚乙烯醇水溶液约200ml,在混料机中搅拌0.5小时制成SHS粉料膏剂。
(3) 负载粉料膏剂:将混好的SHS涂料料膏剂采用刷涂的方式,涂覆在转炉氧喷头聚苯乙烯泡沫塑料模型的工作表面上,涂覆厚度1‑2mm,然后在≤40ºC的烘干室内进行干燥24小时。
(4) 表面处理:在上述模型上外挂约1mm厚的防粘砂涂料。使用前在≤40ºC的烘箱内干燥48小时。
(5) 浇注:将涂有SHS粉料和防粘砂涂料的转炉氧喷头聚氨酯泡沫塑料模型及浇注系统置于真空消失模专用砂箱中,并用干石英砂填埋。然后将之置于振实台上振动紧实。砂箱的上部用塑料薄膜覆盖,并安放浇口杯,中频炉熔炼铜合金金属液,后抽真空进行浇注,浇注温度为1100ºC,真空度为0.03MPa。
(6) 后处理:铸件冷却到室温后,进行固溶强化热处理,冷却到室温后进行表面抛丸清理、打磨,即得表面上自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基表面复合铜铸件。所得复合铜铸件表面颗粒增强合金层厚度为2mm。
实施例6:
一种自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法:
(1) 制备SHS粉料:按重量比取20μm氧化硼粉300g 、10μm的Ti粉220g、40μm的Al粉220g、 40μm的Cu粉100g和硼砂60g,30μm的TiO2粉30g在球磨机中混合10个小时,使粉料充分混合。
(2) 制备粉料膏剂:在上述SHS粉料中加入7%聚乙烯醇水溶液约150ml,在混料机中搅拌1小时制成SHS粉料膏剂。
(3) 负载粉料膏剂:将混好的SHS涂料料膏剂采用刷涂的方式,涂覆在转炉氧喷头聚苯乙烯泡沫塑料模型的工作表面上,涂覆厚度1‑2mm,然后在≤50ºC的烘干室内进行干燥24小时。
(4) 表面处理:在上述模型上外挂约1mm厚的防粘砂涂料。使用前在≤50ºC的烘箱内干燥20小时。
(5) 浇注:将涂有SHS粉料和防粘砂涂料的转炉氧喷头聚苯乙烯泡沫塑料模型及浇注系统置于真空消失模专用砂箱中,并用干石英砂填埋。然后将之置于振实台上振动紧实。砂箱的上部用塑料薄膜覆盖,并安放浇口杯,中频炉熔炼铜合金金属液,后抽真空进行浇注,浇注温度为1100 ºC,真空度为0.02MPa。
(6) 后处理:铸件冷却到室温后,进行固溶强化热处理,冷却到室温后进行表面抛丸清理、打磨,即得表面上自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基表面复合铜铸件。复合铜铸件表面颗粒增强合金层厚度为8mm。
实施例6:
一种自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基复合材料的方法:
(1) 制备SHS粉料:按重量比取80μm氧化硼粉300g 、50μm的Ti粉220g、90μm的Al粉220g、 50μm的Cu粉100g和硼砂60g,30μm的TiO2粉30g在球磨机中混合12个小时,使粉料充分混合。
(2) 制备粉料膏剂:在上述SHS粉料中加入2%聚乙烯醇水溶液约150ml,在混料机中搅拌1小时制成SHS粉料膏剂。
(3) 负载粉料膏剂:将混好的SHS涂料料膏剂采用刷涂的方式,涂覆在转炉氧喷头聚苯乙烯泡沫塑料模型的工作表面上,涂覆厚度1‑2mm,然后在≤50ºC的烘干室内进行干燥24小时。
(4) 表面处理:在上述模型上外挂约1mm厚的防粘砂涂料。使用前在≤50ºC的烘箱内干燥20小时。
(5) 浇注:将涂有SHS粉料和防粘砂涂料的转炉氧喷头聚乙烯泡沫塑料模型及浇注系统置于真空消失模专用砂箱中,并用干石英砂填埋。然后将之置于振实台上振动紧实。砂箱的上部用塑料薄膜覆盖,并安放浇口杯,中频炉熔炼铜合金金属液,后抽真空进行浇注,浇注温度为1200 ºC,真空度为0.03MPa。
(6) 后处理:铸件冷却到室温后,进行固溶强化热处理,冷却到室温后进行表面抛丸清理、打磨,即得表面上自蔓延合成二硼化钛颗粒增强铜基表面复合铜铸件。复合铜铸件表面颗粒增强合金层厚度为8mm。
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