[發(fā)明專利]硬質(zhì)絲網(wǎng)耐磨復(fù)合材料及其制備工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810017286.9
• 申請(qǐng)日: 2008-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN101214741A
• 公開（公告）日: 2008-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武宏;許云華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安建筑科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B32B3/24
• 分類號(hào): B32B3/24;B22D19/16
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所
• 代理人: 劉崇義

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種耐磨復(fù)合材料，特別涉及經(jīng)過滲氮或滲碳處理過的金屬絲網(wǎng)制成的耐磨復(fù)合材料。本發(fā)明還涉及該耐磨復(fù)合材料的制備工藝。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，很多重要的機(jī)械設(shè)備及其機(jī)械零部件處在惡劣的工況條件下，如高速、高溫、高壓、重載等。磨損是機(jī)械設(shè)備重要的失效形式，約80％的機(jī)器零件失效由磨損引起，并最終導(dǎo)致工件更換和維修頻繁，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率降低，而且消耗了大量的能源和材料，提高了成本，制約了生產(chǎn)發(fā)展。因此減少摩擦和磨損，提高資源利用率，力爭以最少的資源消耗獲得最大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，成為國內(nèi)外研究人員的主要研究方向。

目前減摩降磨的主要方法：合理選用耐磨材料、應(yīng)用復(fù)合技術(shù)。單一材質(zhì)的金屬材料主要通過增加基體中硬質(zhì)相(如碳化物、氮化物等)的含量而提高耐磨性，但由于韌性降低而導(dǎo)致整體性能下降，在實(shí)際使用中受到制約。復(fù)合技術(shù)主要是以金屬為基體，添加硬質(zhì)顆粒或纖維，作為增強(qiáng)相，形成金屬基復(fù)合材料，但僅局限于整體復(fù)合，顆?；蚶w維分布在全部的金屬基體內(nèi)，無法實(shí)現(xiàn)分層來發(fā)揮各自的優(yōu)勢，顆?；蚶w維的添加數(shù)量也有限，并且顆?；蚶w維的制作成本高、工藝復(fù)雜，應(yīng)用范圍有限。也有將硬質(zhì)顆粒用粘結(jié)劑固化成形，放入鑄型內(nèi)，然后澆注金屬液，使硬質(zhì)顆粒與金屬液互相滲透熔合，但由于粘結(jié)劑在高溫下分解產(chǎn)生大量氣體，導(dǎo)致復(fù)合層內(nèi)部形成許多氣孔，效果不理想。由西安建筑科技大學(xué)申請(qǐng)，申請(qǐng)?zhí)枮椋?00710017434.2，申請(qǐng)日為2007.2.14，發(fā)明名稱為“氣體滲碳碳化物絲網(wǎng)金屬基復(fù)合材料的制備工藝”，是將金屬絲網(wǎng)放入碳化爐里在高溫下形成碳化物絲網(wǎng)，然后將其造型，再澆注金屬材料而成。由于采用氣體滲碳爐，溫度高，周期長，變形大，工藝控制較復(fù)雜，同時(shí)澆注過程中無保溫裝置，無法保證金屬液的充分填充，適用范圍有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的一個(gè)技術(shù)問題是提供一種硬質(zhì)絲網(wǎng)耐磨復(fù)合材料，該復(fù)合材料由含有大量高硬質(zhì)碳化物或氮化物的耐磨層與基體金屬組成，二者有效結(jié)合為一體，充分發(fā)揮了硬質(zhì)相的高耐磨特性，也保留了基體金屬的良好韌性，從而達(dá)到最佳的性能匹配。

為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

所述復(fù)合材料是由經(jīng)等離子滲氮或滲碳處理過的金屬絲網(wǎng)(1)與基體金屬(2)復(fù)合而成。

所述金屬絲網(wǎng)(1)是由不銹鋼絲、鎢絲或鈦絲編織而成，為了保證金屬絲網(wǎng)(1)能達(dá)到整體滲透以及加工便利，絲徑應(yīng)在0.1～0.5mm。

所述編織成的金屬絲網(wǎng)的絲距為：0.5～2mm。

所述金屬絲網(wǎng)(1)在耐磨層中所占體積為20％～50％，可根據(jù)工件使用要求選擇。

本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供一種硬質(zhì)絲網(wǎng)耐磨復(fù)合材料的制備工藝，使用該工藝制備耐磨復(fù)合材料時(shí)，能在較低的溫度下進(jìn)行滲碳或滲氮，制備速度快，無污染，效率高；在保溫狀態(tài)下，達(dá)到充分滲透填充，復(fù)合可靠。

為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：它包括以下步驟：

1)選用金屬絲，編織成金屬絲網(wǎng)(1)；

2)根據(jù)工件工作面結(jié)構(gòu)，將網(wǎng)片(1)剪裁成合適的形狀，按照占耐磨層20％～50％的體積比例，疊加并固定成型；

3)將制作好的成型金屬網(wǎng)架(1)放入等離子設(shè)備中，設(shè)置溫度500℃～1100℃，通電進(jìn)行等離子滲氮或滲碳，經(jīng)過2～6h后取出；

4)按照鑄造工藝制作砂型(4)中，并將硬質(zhì)絲網(wǎng)(1)預(yù)埋入砂型(4)的型腔中固定；

5)將砂型(4)放入中頻感應(yīng)加熱裝置(5)中，通電加熱到1200℃～1400℃后保溫；

6)將金屬材料用電弧爐冶煉形成基體金屬液(2)，1300℃～1500℃出爐，通過澆冒口系統(tǒng)(3)澆注入砂型(4)中，注滿為止；

7)將澆注好的砂型(4)繼續(xù)保溫5～10min，使基體金屬液(2)保持液態(tài)；

8)關(guān)掉電源，使砂型(4)降溫，基體金屬液(2)冷卻凝固；

9)取出砂型(4)，去掉澆冒口系統(tǒng)(3)，清砂處理，即制成由金屬絲網(wǎng)滲氮或滲碳處理形成的硬質(zhì)絲網(wǎng)與基體金屬組成的耐磨復(fù)合材料。

本發(fā)明的有益效果是：

1、由于采用細(xì)直徑的不銹鋼絲、鎢絲或鈦絲作為原料，采用了等離子滲碳或滲氮技術(shù)，通過離子的轟擊加熱作用，可在較低溫度下，實(shí)現(xiàn)金屬絲網(wǎng)的完全硬質(zhì)化處理，滲速快、滲層均勻、變形小、效率高、成本低；所形成的碳化物或氮化物硬質(zhì)材料，硬度高、抗高溫性能高，具有極高的耐磨性。