所属技术领域
本发明涉及一种粉末冶金材料，尤其涉及一种增强体增强316l不锈钢粉末冶金零件的制备。
背景技术：
增强体为复合材料中承受载荷的组分。按几何形状来分，增强体有零维的颗粒状、一维的纤维状、二维的片状和三维的立体结构。按属性来分则有无机增强体和有机增强体，其中有合成的也有天然的。主要的增强体是纤维状的，如无机的玻璃纤维、碳纤维，还有少量碳化硅等陶瓷纤维，有机的则有芳酰胺纤维。二维的布和毡也是常用的增强体，其中玻璃、碳以及芳纶都有。正在发展三维异形织物，适合于各种复合材料型材和整体件的需要。天然的植物纤维和矿物纤维、片材和颗粒也用来作增强体，但仅适合于低性能的复合材料。而高性能的增强体虽然产量不大，但其性能已经很高。
316l不锈钢常用于纸浆和造纸用设备热交换器、染色设备、胶片冲洗设备、管道、沿海区域建筑物外部用材料，以及高级手表的表链、表壳等。海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备；照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、cd杆、螺栓、螺母。强度和耐腐蚀性能是粉末冶金不锈钢的两个重要性能。和锻造不锈钢相比，未改性的烧结不锈钢在强度、耐腐蚀和抗磨损等方面性能均较差。
技术实现要素：
本发明的目的是为了改善粉末冶金零件的硬度、耐磨性，设计了一种增强体增强316l不锈钢粉末冶金零件。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
增强体增强316l不锈钢粉末冶金零件的制备原料包括：316l气雾化不锈钢粉末，wc粉末，tic粉末，nbc粉末，al2o3粉末，si3n4粉末。
增强体增强316l不锈钢粉末冶金零件的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入球磨机中进行湿磨。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末加至万能试验机中进行单向压制，压制压力为1000mpa。随后放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1200℃，保温时间为90min。
增强体增强316l不锈钢粉末冶金零件的检测步骤为：用千分尺测量试样的高度和直径，用电子分析天平测量试样质量，用布洛维硬度计测量硬度，粒度分析采用mas00粒度分析仪，表面粗糙度采用tal1000表面轮廓仪测量，显微组织采用leica金相显微镜观察，硬度采用dh100型显微维氏硬度计测试，拉伸性能采用cm510型万能试验机上测试，断口形貌采用扫描电镜观察，物相分析采用d8型x射线衍射仪分析。
所述的增强体增强316l不锈钢粉末冶金零件，tic、wc、nbc与不锈钢基体有良好的相容性，能均匀分布到不锈钢基体中，可以有效提高不锈钢的强度，添加tic的不锈钢复合材料还表现出优越的耐腐蚀性能。
所述的增强体增强316l不锈钢粉末冶金零件，由于al2o3与不锈钢基体相容性过差，使al2o3不能发挥增强体的作用，导致添加al2o3的不锈钢在强度和耐腐蚀性上表现不良。
所述的增强体增强316l不锈钢粉末冶金零件，添加si3n4的316l不锈钢在烧结过程中si3n4发生分解，弥散强化了基体，硅有促进烧结的作用，而氮均匀渗透到不锈钢中，有利于形成高强度的高氮钢，从而使试样的相对密度、硬度及耐腐蚀性能都高于其他试样。
本发明的有益效果是：
采用316l气雾化不锈钢粉末为原料，经过配料、球磨、干燥、制粒、成形、球磨工艺成功制备了具有优异力学性能的增强体增强316l不锈钢粉末冶金零件。其中，所研制的增强体增强316l不锈钢粉末冶金零件，与不锈钢基体有良好的相容性，能均匀分布到不锈钢基体中，可以有效提高不锈钢的强度，还表现出优越的耐腐蚀性能。所制得的增强体增强316l不锈钢粉末冶金零件，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的增强体增强316l不锈钢粉末冶金零件提供一种新的生产工艺。
具体实施方式
实施案例1：
增强体增强316l不锈钢粉末冶金零件的制备原料包括：316l气雾化不锈钢粉末，wc粉末，tic粉末，nbc粉末，al2o3粉末，si3n4粉末。增强体增强316l不锈钢粉末冶金零件的制备步骤为：将原始粉末按实验设计方案称重、配料，配好后倒入球磨机中进行湿磨。球磨结束后，将制得的粒料进行真空干燥，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末加至万能试验机中进行单向压制，压制压力为1000mpa。随后放入真空烧结炉中进行烧结，烧结温度为1200℃，保温时间为90min。增强体增强316l不锈钢粉末冶金零件的检测步骤为：用千分尺测量试样的高度和直径，用电子分析天平测量试样质量，用布洛维硬度计测量硬度，粒度分析采用mas00粒度分析仪，表面粗糙度采用tal1000表面轮廓仪测量，显微组织采用leica金相显微镜观察，硬度采用dh100型显微维氏硬度计测试，拉伸性能采用cm510型万能试验机上测试，断口形貌采用扫描电镜观察，物相分析采用d8型x射线衍射仪分析。
实施案例2：
添加不同增强体的材料烧结后相对密度比烧结前均有明显提高，提高程度比纯不锈钢显著要大，尤其是添加si3n4相对密度提高了12.7%；在烧结过程中与不锈钢基体发生了某种反应的缘故，这在下面的分析中会得到进一步证明。而添加a12o3的试样烧结前后相对密度都很低，这一方面是由于密度较低导致复合物密度降低，另一方面是由于颗粒与不锈钢颗粒反应性较差从而阻碍了烧结过程。这种低反应性在添加氧化物时很常见。
实施案例3：
添加tic、wc、nbc、a12o3、si3n4后材料的硬度分别为90.0，73.5，56.0，16.0，98hbr，而316l烧结后的硬度为49hrb。可见，添加tic、wc的试样硬度较高，tic、wc是生产硬质合金特别是钢结硬质合金的重要原料，其复合材料试样硬度提高，说明少量添加这些粉末仍能提高粉末不锈钢的硬度；si3n4和a12o3同属陶瓷材料，而两者试样硬度相差如此之大，这极有可能是在高温真空烧结的过程中si3n4分解为氮和硅，氮均匀扩散到不锈钢基体中形成氮化物的弥散强化，硅也有促进烧结的作用，而al2o3却与基体的反应性较差。
实施案例4：
从一个晶粒内部到相邻晶粒内部，氮的分布始终变化不大，而硅在晶界含量增加，不锈钢在晶界含量很少，证明si3n4在烧结过程中确实发生分解。氮均匀扩散到不锈钢基体中，发生了氮化物的弥散强化，这对形成高氮钢非常有利。另外，硅也有促进烧结的作用。氮在不锈钢中是一种重要而有应用前景的合金元素，从含氮不锈钢的研究现状来看，氮可以通过固溶强化、氮化物的弥散强化和晶粒细化三种途径改善钢的性能。在不锈钢基体中加人氮化硅增强体后，会有两种反应机制出现:一种是铬向氮化硅相扩散的代位机制反应；另一种则是氮化硅中的氮向基体中扩散引起弥散强化。氮化硅复合试样的组织表面相当致密，说明这两种机制具有极好的互补性。烧结316l不锈钢试样表面有一些较小的孔洞，这些气孔的存在会降低烧结不锈钢在强度、耐腐蚀和抗磨损等方面的性能。
实施案例5：
添加tic和si3n4的试样表面几乎看不到蚀坑，非常致密；添加wc的试样表面有极少量的微小蚀坑；而添加nbc和al2o3的试样表面蚀坑明显增多，尤其是添加al2o3的试样表面还有被氧化的迹象；纯316l不锈钢试样虽然具有一定的光泽度，但表面出现了很多凹点，腐蚀现象最为明显。这些现象说明tic和si3n4更有利于增强试样的耐腐蚀性能，而nbc和al2o3则对耐腐蚀性能贡献不大。