專利名稱：一種具有碳化釩稀土陶瓷復合材料的金屬件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及稀土陶瓷復合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是基于金屬基體的碳化釩稀土陶瓷復合材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
利用表面工程技術(shù)方法，對金屬基體進行表面改性加工，以提高或者改變其應(yīng)用工程性能，是目前普遍采用的技術(shù)方法，并在生產(chǎn)實踐中取得了很好的技術(shù)和經(jīng)濟效益，但在這些金屬表面改性技術(shù)中，存在著一些技術(shù)缺陷，如，生產(chǎn)工藝復雜、加工周期長、能源消耗大、適用范圍狹窄、加工成本高等，所以，在目前使用的金屬表面改性技術(shù)方法的基礎(chǔ)上， 運用復合材料可設(shè)計特性及其生成機理，在金屬基體上制造復合材料，探索和創(chuàng)新金屬表面改性技術(shù)，是非常迫切和必要的，也是表面工程技術(shù)發(fā)展的方向之一。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的，是針對目前金屬表面改性技術(shù)存在的上述技術(shù)缺陷，提供一種具有碳化釩稀土陶瓷復合材料的金屬件。本實用新型的技術(shù)方案是，一種具有碳化釩稀土陶瓷復合材料的金屬件，包括一金屬基體和覆蓋于金屬基體表面之上的VC-Nb-RE-Te-C結(jié)構(gòu)的多元多相陶瓷晶體，該多元多相陶瓷晶體中的VC是碳化釩化合物、Nb是金屬鈮元素、RE是稀土元素、Te是金屬鐵元素、C是碳元素，該多元多相陶瓷晶體與金屬基體結(jié)合的剖面形狀是一種非規(guī)則的鋸齒相互咬合狀。所述金屬基體是經(jīng)過熱處理的鋼材成型件。所述金屬基體是模具、管材、機械零件、工具或刀具。所述金屬基體是經(jīng)過熱處理的鋼板沖壓模具。所述金屬基體是汽車發(fā)動機缸體壓鑄鑄銷零件。本實用新型所述具有碳化釩稀土陶瓷復合材料的金屬件的有益效果是，利用通過在金屬基體表面制造碳化釩稀土陶瓷復合材料，可以大幅度的提高金屬基體表面的硬度、 強度、抗沖擊性、耐腐蝕性、耐高溫性、自潤滑性、耐氧化性等機械和化學性能，而且生產(chǎn)工藝和技術(shù)裝備簡單，生產(chǎn)工藝溫度低，生產(chǎn)周期短，能耗少，適用于多種金屬工件加工生產(chǎn)， 生產(chǎn)成本低廉，具有明顯的新穎性和實用性及經(jīng)濟性，可以大面積推廣應(yīng)用。

圖1是本實用新型基于金屬基體的碳化釩稀土陶瓷復合材料的制作工藝流程示意圖。
具體實施方式
實施例1:[0012]一種基于金屬基體的碳化釩稀土陶瓷復合材料，它是一種VC-Nb-RE-Te-C結(jié)構(gòu)的多元多相陶瓷晶體，其中VC是碳化釩化合物、Nb是金屬鈮元素、RE是稀土元素、Te是金屬鐵元素、C是碳元素，它與金屬基體結(jié)合的剖面形狀，是一種非規(guī)則的鋸齒相互咬合狀，并以一定厚度完全覆蓋于金屬基體表面之上。以上所述的基于金屬基體的碳化釩稀土陶瓷復合材料，所述金屬基體是經(jīng)過熱處理的鋼板沖壓模具，其材料是，沖壓板料較厚 3. 5mm，板材是590MPa級別的高張力鋼板；本實用新型所述的基于金屬基體的碳化釩稀土陶瓷復合材料的制作方法是第一步，制作載體熔液制備，將制作載體粉末材料與稀土粉末材料均勻混合以后， 置入制作容器中加溫至600°C至800°C，在稀土元素的活化作用下，使制作載體粉末材料至熔融狀態(tài)，其中，制作載體粉末材料與稀土粉末材料的比例是96比4;第二步，復合材料熔液制備，將V2O5粉末材料、NbC粉末材料、稀土粉末材料分別加入至制作容器中，保持溫度60(TC至80(TC，直至V2O5粉末材料、NbC粉末材料、稀土粉末材料、氧還原粉末材料等，它們均勻地懸浮于制作載體熔液中，其中，V2O5粉末材料、NbC粉末材料、稀土粉末材料的比例是75比19比6 ；第三步，制作碳化釩稀土陶瓷復合材料，將經(jīng)過表面清潔處理的鋼板沖壓模具，完全置入到制作容器內(nèi)的混合熔液中，保持溫度600°C至800°C，保溫時間為4小時；第四步，后續(xù)處理，取出鋼板沖壓模具自然冷卻或經(jīng)行相關(guān)的熱處理操作，最后進行表面拋光處理。在以上所述基于金屬基體的碳化釩稀土陶瓷復合材料的制作方法中，所述制作載體粉末材料，是僅作為所述基于金屬基體的碳化釩稀土陶瓷復合材料制作介質(zhì)，不參與其制作反應(yīng)的材料，可以是工業(yè)硼砂，或工業(yè)硼砂與其他中性鹽的混合物，也可以是其他可以作為所述基于金屬基體的碳化釩稀土陶瓷復合材料制作介質(zhì)的其他材料；所述制作容器為特殊耐熱合金材料制作，一般為圓桶形，外壁有發(fā)熱電阻帶和保溫材料外殼，可以內(nèi)置攪拌裝置。 所述稀土粉末材料是三氧化二釔IO3粉末材料，也可以是三氧化二鈧^2O3粉末材料，也可以是富含其他重稀土元素的氧化物粉末材料；所述氧還原粉末材料，是所述基于金屬基體的碳化釩稀土陶瓷復合材料制作過程中，對氧進行還原的輔助材料，是金屬鋁粉末材料，也可以是其他氧還原劑粉末材料；所述各種材料的比例、控制溫度、保溫時間等，是依據(jù)所述鋼板沖壓模具材料的結(jié)構(gòu)和組織狀況，考慮后續(xù)使用的工況及制作所述基于金屬基體的碳化釩稀土陶瓷復合材料的目標厚度、性能需求等參數(shù)事先設(shè)計的。實施例2 一種基于金屬基體的碳化釩稀土陶瓷復合材料，它是一種VC-Nb-RE-Te-C結(jié)構(gòu)的多元多相陶瓷晶體，其中VC是碳化釩化合物、Nb是金屬鈮元素、RE是稀土元素、Te是金屬鐵元素、C是碳元素，它與金屬基體結(jié)合的剖面形狀，是一種非規(guī)則的鋸齒相互咬合狀，并以一定厚度完全覆蓋于金屬基體表面之上。以上所述的基于金屬基體的碳化釩稀土陶瓷復合材料，所述金屬基體是汽車發(fā)動機缸體壓鑄鑄銷零件，其材料是，在此稱為壓鑄鑄銷件；本實用新型所述的基于金屬基體的碳化釩稀土陶瓷復合材料的制作方法是[0028]第一步，制作載體熔液制備，將制作載體粉末材料與稀土粉末材料均勻混合以后， 置入制作容器中加溫至600°C至800°C，在稀土元素的活化作用下，使制作載體粉末材料至熔融狀態(tài)，其中，制作載體粉末材料與稀土粉末材料的比例是94比6 ；第二步，復合材料熔液制備，將V2O5粉末材料、NbC粉末材料、稀土粉末材料分別加入至制作容器中，保持溫度60(TC至80(TC，直至V2O5粉末材料、NbC粉末材料、稀土粉末材料、氧還原粉末材料等，它們均勻地懸浮于制作載體熔液中，其中，V2O5粉末材料、NbC粉末材料、稀土粉末材料的比例是71比21比8 ；第三步，制作碳化釩稀土陶瓷復合材料，將所述壓鑄鑄銷件，完全置入到制作容器內(nèi)的混合熔液中，保持溫度600°C至800°C，保溫時間為2. 5小時；第四步，后續(xù)處理，取出壓鑄鑄銷件自然冷卻或經(jīng)行相關(guān)的熱處理操作，最后進行表面拋光處理。在以上所述基于金屬基體的碳化釩稀土陶瓷復合材料的制作方法中，所述制作載體粉末材料，是僅作為所述基于金屬基體的碳化釩稀土陶瓷復合材料制作介質(zhì)，不參與其制作反應(yīng)的材料，可以是工業(yè)硼砂，也可以是工業(yè)硼砂與其他中性鹽的混合物，也可以是其他可以作為所述基于金屬基體的碳化釩稀土陶瓷復合材料制作介質(zhì)的其他材料；所述制作容器為特殊耐熱合金材料制作，一般為圓桶形，外壁有發(fā)熱電阻帶和保溫材料外殼，可以內(nèi)置攪拌裝置。所述稀土粉末材料是三氧化二釔IO3粉末材料，也可以是三氧化二鈧^2O3粉末材料，也可以是富含其他重稀土元素的氧化物粉末材料；所述氧還原粉末材料，是所述基于金屬基體的碳化釩稀土陶瓷復合材料制作過程中，對氧進行還原的輔助材料，是金屬鋁粉末材料，也可以是其他氧還原劑粉末材料；所述各種材料的比例、控制溫度、保溫時間等，是依據(jù)所述壓鑄鑄銷件材料的結(jié)構(gòu)和組織狀況，考慮后續(xù)使用的工況及制作所述基于金屬基體的碳化釩稀土陶瓷復合材料的目標厚度、性能需求等參數(shù)事先設(shè)計的。以上所述僅為本實用新型的進一步說明，依據(jù)本實用新型所揭露的技術(shù)方法，進行簡單變化與替換，均屬于本實用新型范圍。
權(quán)利要求1.一種具有碳化釩稀土陶瓷復合材料的金屬件，其特征在于，包括一金屬基體和覆蓋于金屬基體表面之上的VC-Nb-RE-Te-C結(jié)構(gòu)的多元多相陶瓷晶體，該多元多相陶瓷晶體中的VC是碳化釩化合物、Nb是金屬鈮元素、RE是稀土元素、Te是金屬鐵元素、C是碳元素，該多元多相陶瓷晶體與金屬基體結(jié)合的剖面形狀是一種非規(guī)則的鋸齒相互咬合狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有碳化釩稀土陶瓷復合材料的金屬件，其特征在于，所述金屬基體是經(jīng)過熱處理的鋼材成型件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有碳化釩稀土陶瓷復合材料的金屬件，其特征在于，所述金屬基體是模具、管材、機械零件、工具或刀具。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有碳化釩稀土陶瓷復合材料的金屬件，其特征在于，所述金屬基體是經(jīng)過熱處理的鋼板沖壓模具。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有碳化釩稀土陶瓷復合材料的金屬件，其特征在于，所述金屬基體是汽車發(fā)動機缸體壓鑄鑄銷零件。
專利摘要本實用新型公開了一種具有碳化釩稀土陶瓷復合材料的金屬件，它是一種VC-Nb-RE-Fe-C結(jié)構(gòu)的多元多相陶瓷晶體，其中VC是碳化釩化合物、Nb是金屬鈮元素、RE是稀土元素、Fe是金屬鐵元素、C是碳元素，它與金屬基體結(jié)合的剖面形狀，是一種非規(guī)則的鋸齒相互咬合狀，并以一定厚度完全覆蓋于金屬基體表面之上，其制作方法是，第一步制備制作載體熔液，第二步制備復合材料熔液，第三步制作碳化釩稀土陶瓷復合材料，第四步后續(xù)處理。
文檔編號B32B15/04GK202293509SQ20112031396
公開日2012年7月4日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者周曉華, 廖用鐵, 戴長安, 曲勃, 朱喆, 李滿才, 楊麗琳, 王雅萍, 趙鳳松, 金浩星, 閆小瑞 申請人:深圳市和勝金屬技術(shù)有限公司