本發明涉及金屬材料技術領域，具體涉及一種耐磨耐熱合金材料及制備方法。
背景技術：
汽車氣門座圈作為汽車發動機上面的一個重要的配件，通常汽車氣門座圈的主要作用就是承受高速沖擊以及密封氣門，它主要是用于密封發動機氣門的，而且基本無時無刻都在承受高速沖擊的一個部件，因此汽車氣門座圈在使用一段時間之后，容易出現不同程度的磨損失效，就必須經常去4S店或者修理廠進行維修，大大提升了成本。
氣門和氣門座圈在發動機工作時處于高應力狀態，其中發動機最高燃燒壓力可達20MPa、氣門座圈溫度可達500攝氏度，氣門座面溫度極高，可達800攝氏度以上，氣門頭底平面中心溫度設置達到近900攝氏度，同時發動機工作時，各種硫、磷、氮等理化反應出現的侵蝕、硫化、腐蝕以及氧化作用導致其工作環境是非常差，加之不斷嚴格的環保要求，無鉛環保燃油、醇類燃料以及CNG燃料的不斷普及，如之前鉛能與燃料中的硫、磷等產生具有潤滑作用的氧化鉛、硫酸鉛等不斷減少或完全消失，導致鉛的潤滑、減摩作用降低或者不復存在，同時隨著工業化的發展，各種性能指標的不斷提升，對材料的要求也越來越高，為保證材料在如此惡劣的條件下工作可靠性和使用壽命，就必須根據工作環境，合理選擇材料并合理設計合金材料。
技術實現要素：
為解決上述存在的問題，本發明提供了一種耐磨耐熱合金材料及制備方法，通過在材料的選擇上綜合考慮，針對不同材料的物理性質和機械性能，合理進行合金設計，然后通過粉末冶金技術，混料、壓制、燒結等工序制得所述材料。
一種耐磨耐熱合金材料及制備方法，其中合金材料由以下成分按質按量百分比組成：C：0.7-1.5%，Cu：0.5-8%，Cr：3-5.2%，Ni：0.8-2.5%，Co：1.5-5.5%，Mn：0.3-0.7%，Mo：0.8-5.5%，Si：0.1-0.6%，W：0-2%，P：0-0.8%，其余為Fe和不可避免的雜質。
一種耐磨耐熱合金材料及制備方法，主要制備步驟如下：
（1）原料準備：根據耐磨耐熱合金材料的性能要求，設計各元素的含量，通過換算后，根據比例配置各組分原料備用，其中各組分粉末純度大于99.8%，然后取合金材料總量0.6-0.8%的硬脂酸鋅備用；
（2）原料添加：將Mn、Ni、Cr、Mo、Co、Si、W、Cu、P以及25%質量分數的高純霧化鐵粉先加入粉末混料機中，然后加入30%質量分數的石墨，已經稱量總量30%的硬脂酸鋅加在石墨上面，再依次加入50%質量分數的高純霧化鐵粉，20%質量分數的石墨，20%質量分數的硬脂酸鋅，最后加入20%質量分數的石墨和25%質量分數的高純霧化鐵粉；
（3）原料混合：將上述已加入的原料進行攪拌混合，攪拌時間為1-5小時，然后加入50%質量分數的硬脂酸鋅和30%質量分數的石墨，繼續進行攪拌混合1-2小時；
（4）預壓成形：將混合均勻的粉末倒入預壓模具，然后在50噸壓力成型機進行壓制成形，壓力控制在150-300兆帕，壓制時間控制在1-3小時；
（5）去脂處理：將上述初步壓制的產品在350-380攝氏度的熱空氣中進行去除硬脂酸鋅處理，時間為0.5-2小時；
（6）預燒處理：將壓制成形的壓制品從模具取出，置入帶氣體保護氛圍的網帶式鐵基燒結爐中進行預燒結，采用階梯燒結模式進行燒結處理，溫度達到380-450攝氏度保溫1-2小時，溫度在580-650攝氏度保溫2-3小時，溫度在880-950攝氏度保溫1-2小時，溫度在1280-1450攝氏度保溫1-3小時，最后將溫度控制在1480-1550攝氏度，燒結2-4小時；
（7）精壓處理：將預燒結的壓制件在精壓機進行壓制處理，壓力控制在200-350兆帕；
（8）燒結熔浸：將精壓后的產品取出，置入帶氣體保護氛圍的網帶式鐵基燒結爐中進行燒結，溫度達到450-480攝氏度保溫1-2小時，溫度在650-680攝氏度保溫1-3小時，溫度在950-980攝氏度保溫1-2小時，溫度在1250-1280攝氏度保溫1-2小時，最后將溫度控制在1520-1580攝氏度，燒結1-2小時；將熔浸銅-鉻-鐵合金塊放在燒結成形產品的頂部進行熔浸處理，其中熔浸保護氣體氛圍為分解氨，其中熔浸溫度為1550-1630攝氏度，熔浸時間為0.5-2小時，然后爐冷至室溫即可。
本發明的有益之處在于：通過在材料的選擇上綜合考慮，針對不同材料的物理性質和機械性能，合理進行合金設計，然后通過粉末冶金技術，壓制、燒結、后處理等工序制得所述材料，使得材料具有成形尺寸精度，燒結后處理工藝靈活且節約原料、節省工時和低能耗等特點，便于后續機加工處理，同時增加銅、鉻、鎳、鈷等強化元素，通過基體間的燒結擴散，提升了材料的結合強度和耐熱性，然后經過特定銅基材料熔浸處理，導熱、抗氧化性能提升一倍以上，磨損量平均值還不到普通材料的一半，相比于普通材料具有明顯的優勢。
具體實施方式
實施例1
一種耐磨耐熱合金材料及制備方法，其中合金材料由以下成分按質按量百分比組成：C：0.7%，Cu：0.5%，Cr：3%，Ni：0.8%，Co：1.5%，Mn：0.3%，Mo：0.8%，Si：0.1%，W：0.1%，P：0.01%，其余為Fe和不可避免的雜質。
一種耐磨耐熱合金材料及制備方法，主要制備步驟如下：
（1）原料準備：根據耐磨耐熱合金材料的性能要求，設計各元素的含量，通過換算后，根據比例配置各組分原料備用，其中各組分粉末純度大于99.8%，然后取合金材料總量0.6%的硬脂酸鋅備用；
（2）原料添加：將Mn、Ni、Cr、Mo、Co、Si、W、Cu、P以及25%質量分數的高純霧化鐵粉先加入粉末混料機中，然后加入30%質量分數的石墨，已經稱量總量30%的硬脂酸鋅加在石墨上面，再依次加入50%質量分數的高純霧化鐵粉，20%質量分數的石墨，20%質量分數的硬脂酸鋅，最后加入20%質量分數的石墨和25%質量分數的高純霧化鐵粉；
（3）原料混合：將上述已加入的原料進行攪拌混合，攪拌時間為1小時，然后加入50%質量分數的硬脂酸鋅和30%質量分數的石墨，繼續進行攪拌混合1小時；
（4）預壓成形：將混合均勻的粉末倒入預壓模具，然后在50噸壓力成型機進行壓制成形，壓力控制在150兆帕，壓制時間控制在1小時；
（5）去脂處理：將上述初步壓制的產品在350攝氏度的熱空氣中進行去除硬脂酸鋅處理，時間為0.5小時；
（6）預燒處理：將壓制成形的壓制品從模具取出，置入帶氣體保護氛圍的網帶式鐵基燒結爐中進行預燒結，采用階梯燒結模式進行燒結處理，溫度達到380攝氏度保溫1小時，溫度在580攝氏度保溫2小時，溫度在880攝氏度保溫1小時，溫度在1280攝氏度保溫1小時，最后將溫度控制在1480攝氏度，燒結2小時；
（7）精壓處理：將預燒結的壓制件在精壓機進行壓制處理，壓力控制在200兆帕；
（8）燒結熔浸：將精壓后的產品取出，置入帶氣體保護氛圍的網帶式鐵基燒結爐中進行燒結，溫度達到450攝氏度保溫1小時，溫度在650攝氏度保溫1小時，溫度在950攝氏度保溫1小時，溫度在1250攝氏度保溫1小時，最后將溫度控制在1520攝氏度，燒結1小時；將熔浸銅-鉻-鐵合金塊放在燒結成形產品的頂部進行熔浸處理，其中熔浸保護氣體氛圍為分解氨，其中熔浸溫度為1550攝氏度，熔浸時間為0.5小時，然后爐冷至室溫即可。
實施例2
一種耐磨耐熱合金材料及制備方法，其中合金材料由以下成分按質按量百分比組成：C：1.5%，Cu：8%，Cr：5.2%，Ni：2.5%，Co：5.5%，Mn：0.7%，Mo：5.5%，Si：0.6%，W：2%，P：0.8%，其余為Fe和不可避免的雜質。
一種耐磨耐熱合金材料及制備方法，主要制備步驟如下：
（1）原料準備：根據耐磨耐熱合金材料的性能要求，設計各元素的含量，通過換算后，根據比例配置各組分原料備用，其中各組分粉末純度大于99.8%，然后取合金材料總量0.8%的硬脂酸鋅備用；
（2）原料添加：將Mn、Ni、Cr、Mo、Co、Si、W、Cu、P以及25%質量分數的高純霧化鐵粉先加入粉末混料機中，然后加入30%質量分數的石墨，已經稱量總量30%的硬脂酸鋅加在石墨上面，再依次加入50%質量分數的高純霧化鐵粉，20%質量分數的石墨，20%質量分數的硬脂酸鋅，最后加入20%質量分數的石墨和25%質量分數的高純霧化鐵粉；
（3）原料混合：將上述已加入的原料進行攪拌混合，攪拌時間為5小時，然后加入50%質量分數的硬脂酸鋅和30%質量分數的石墨，繼續進行攪拌混合2小時；
（4）預壓成形：將混合均勻的粉末倒入預壓模具，然后在50噸壓力成型機進行壓制成形，壓力控制在300兆帕，壓制時間控制在3小時；
（5）去脂處理：將上述初步壓制的產品在380攝氏度的熱空氣中進行去除硬脂酸鋅處理，時間為2小時；
（6）預燒處理：將壓制成形的壓制品從模具取出，置入帶氣體保護氛圍的網帶式鐵基燒結爐中進行預燒結，采用階梯燒結模式進行燒結處理，溫度達到450攝氏度保溫1小時，溫度在650攝氏度保溫2小時，溫度在950攝氏度保溫1小時，溫度在1450攝氏度保溫3小時，最后將溫度控制在1550攝氏度，燒結2小時；
（7）精壓處理：將預燒結的壓制件在精壓機進行壓制處理，壓力控制在260兆帕；
（8）燒結熔浸：將精壓后的產品取出，置入帶氣體保護氛圍的網帶式鐵基燒結爐中進行燒結，溫度達到450攝氏度保溫1小時，溫度在680攝氏度保溫1小時，溫度在980攝氏度保溫1小時，溫度在1280攝氏度保溫1小時，最后將溫度控制在1580攝氏度，燒結1小時；將熔浸銅-鉻-鐵合金塊放在燒結成形產品的頂部進行熔浸處理，其中熔浸保護氣體氛圍為分解氨，其中熔浸溫度為1630攝氏度，熔浸時間為2小時，然后爐冷至室溫即可。
實施例3
一種耐磨耐熱合金材料及制備方法，其中合金材料由以下成分按質按量百分比組成：C：1%，Cu：6%，Cr：5%，Ni：2%，Co：3.5%，Mn：0.55%，Mo：3.2%，Si：0.45%，W：0.15%，P：0.03%，其余為Fe和不可避免的雜質。
一種耐磨耐熱合金材料及制備方法，主要制備步驟如下：
（1）原料準備：根據耐磨耐熱合金材料的性能要求，設計各元素的含量，通過換算后，根據比例配置各組分原料備用，其中各組分粉末純度大于99.8%，然后取合金材料總量0.7%的硬脂酸鋅備用；
（2）原料添加：將Mn、Ni、Cr、Mo、Co、Si、W、Cu、P以及25%質量分數的高純霧化鐵粉先加入粉末混料機中，然后加入30%質量分數的石墨，已經稱量總量30%的硬脂酸鋅加在石墨上面，再依次加入50%質量分數的高純霧化鐵粉，20%質量分數的石墨，20%質量分數的硬脂酸鋅，最后加入20%質量分數的石墨和25%質量分數的高純霧化鐵粉；
（3）原料混合：將上述已加入的原料進行攪拌混合，攪拌時間為1小時，然后加入50%質量分數的硬脂酸鋅和30%質量分數的石墨，繼續進行攪拌混合1小時；
（4）預壓成形：將混合均勻的粉末倒入預壓模具，然后在50噸壓力成型機進行壓制成形，壓力控制在150兆帕，壓制時間控制在1小時；
（5）去脂處理：將上述初步壓制的產品在360攝氏度的熱空氣中進行去除硬脂酸鋅處理，時間為1小時；
（6）預燒處理：將壓制成形的壓制品從模具取出，置入帶氣體保護氛圍的網帶式鐵基燒結爐中進行預燒結，采用階梯燒結模式進行燒結處理，溫度達到380攝氏度保溫1小時，溫度在580攝氏度保溫2小時，溫度在880攝氏度保溫1小時，溫度在1280攝氏度保溫2小時，最后將溫度控制在1480攝氏度，燒結3小時；
（7）精壓處理：將預燒結的壓制件在精壓機進行壓制處理，壓力控制在280兆帕；
（8）燒結熔浸：將精壓后的產品取出，置入帶氣體保護氛圍的網帶式鐵基燒結爐中進行燒結，溫度達到450攝氏度保溫2小時，溫度在680攝氏度保溫1小時，溫度在950攝氏度保溫1小時，溫度在1250攝氏度保溫2小時，最后將溫度控制在1550攝氏度，燒結1小時；將熔浸銅-鉻-鐵合金塊放在燒結成形產品的頂部進行熔浸處理，其中熔浸保護氣體氛圍為分解氨，其中熔浸溫度為1580攝氏度，熔浸時間為1小時，然后爐冷至室溫即可。