[發明專利]一種灰鐵基原位復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 200810232310.0
• 申請日: 2009-01-12
• 公開（公告）號: CN101422813A
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發明（設計）人: 岑啟宏;許云華;阮曉光;付永紅
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: B22D19/00
• 分類號: B22D19/00;B22D19/16
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所
• 代理人: 李鄭建

技術領域

本發明屬于金屬基復合材料技術領域，特別涉及一種灰鐵基原位復合材料制備方法。

背景技術

灰鐵價格便宜，是應用最廣的一種鑄鐵，一般用于制造支架、齒輪箱、閥體、軸承座等零件。但由于灰鐵中缺少碳化物等硬質相，其宏觀硬度很低，所以灰鐵不能抵制磨損工況條件下，磨料對零件表面的切削磨損作用，這使得灰鐵很難應用到受磨料磨損的設備零件上，極大地限制了其使用范圍。

近年來出現了陶瓷顆粒增強的復合制備工藝以提高灰鐵的耐磨性，例如用碳化鉻或氮化鈦顆粒放置在鑄型底部，然后再澆入灰鐵，但制備工藝難以穩定控制，增強顆粒分布不均勻，仍舊難以獲得增強體分布均勻的整體抗磨灰鐵。也有將碳化鉻等硬質顆粒用粘結劑固化成形，放入鑄型內，然后澆注金屬液，使硬質顆粒與金屬液互相滲透熔合，但由于粘結劑在高溫下分解產生大量氣體，導致復合層內部形成許多氣孔，效果不理想。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種灰鐵基原位復合材料制備方法，該方法制備的灰鐵基原位復合材料是在灰鐵基體中形成網狀碳化鉻硬質相，并與灰鐵有效結合為一體，充分發揮了硬質相的高耐磨特性，也保留了基體金屬的良好韌性，從而達到最佳的性能匹配，可制作成多種結構形狀的產品，開發應用前景廣闊。

為了實現上述任務，本發明采取如下的技術解決方案：

一種灰鐵基原位復合材料制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，首先用鉻絲編織鉻絲網；

步驟二，將編織的鉻絲網裁剪、卷制或疊加，預制成一定結構；

步驟三，將預制的鉻絲網預置在鑄型的型腔中；

步驟四，將冶煉的液態灰鐵按鑄造方法把液態灰鐵澆入鑄型中，使液態灰鐵完全埋沒鉻絲網；

步驟五，鑄型經冷卻、脫型清理后，即可得到灰鐵基原位復合材料。

采用本發明的方法制備的灰鐵基原位復合材料，能夠在鉻絲網的位置，通過鉻絲網中的鉻與灰鐵中的碳發生原位反應，獲得分布均勻的碳化鉻硬質相，充分發揮了碳化鉻硬質相的高耐磨性能和灰鐵的良好韌性，硬質相排列有序，分布均勻，調控方便，工藝可靠，操作簡單方便，成品率高，可廣泛應用于礦山、電力、冶金、煤炭、建材等耐磨領域，可生產各種形狀、任何大小規格的耐磨零件。

附圖說明

圖1為本發明的流程圖；

圖2為落料襯板截面圖；

下面結合附圖和發明人給出的實施例對本發明作進一步詳細說明。

具體實施方式

按照本發明的灰鐵基原位復合材料制備方法，包括以下步驟：

步驟一，首先用鉻絲編織鉻絲網；

步驟二，將編織的鉻絲網裁剪、卷制或疊加，預制成一定結構；

步驟三，將預制的鉻絲網預置在鑄型的型腔中；

步驟四，將冶煉的液態灰鐵按鑄造方法把液態灰鐵澆入鑄型中，使液態灰鐵完全埋沒鉻絲網；

步驟五，鑄型經冷卻、脫型清理后，即可得到灰鐵基原位復合材料。

上述鉻絲直徑為0.1～2.5mm。

上述鉻絲網編織成單層或多層，鉻絲間距為0.2～10mm，也可根據工況需要適當調整鉻絲間距。

以下是發明人給出的實施例，需要說明的是，本發明不限于以下實施例。

實施例1：制作復合材料落料襯板

本實施例按照下述步驟進行：

(1)用鉻絲編織鉻絲網1，鉻絲直徑為0.1mm，鉻絲網編織成單層，鉻絲間距為0.2mm，；

(2)鉻絲網1按落料襯板長寬規格裁剪成矩形；

(3)把裁剪好的鉻絲網1放置入水玻璃砂型底部，鉻絲網的放置厚度為落料襯板總厚度的二分之一；

(4)冶煉灰鐵2，得到液態灰鐵；

(5)采用重力鑄造方法把液態灰鐵2澆入鑄型，脫型清理后，即可獲得灰鐵基原位復合材料耐磨落料襯板。

實施例2：

本實施例與實施例1所不同的是，鉻絲直徑為1mm，鉻絲網編織成多層，鉻絲間距為5mm；其余同實施例1。

實施例3：

本實施例與實施例1所不同的是，鉻絲直徑為2.5mm，鉻絲網編織成多層，鉻絲間距為10mm；其余同實施例1。

當然，根據工件的要求和工況環境，既可以把鉻絲網放置于鑄型的局部，澆注灰鐵后獲得局部耐磨的零件，復合層厚度可根據工況要求任意調整；也可以把鉻絲網放置于整個鑄型型腔中，澆注灰鐵后獲得整體耐磨的零件，工藝可控性強。

采用本發明的方法制備灰鐵基原位復合材料機理是，網狀鉻絲中的鉻元素與灰鐵中的碳元素在高溫下發生原位反應，自然生成碳化鉻硬質相，與灰鐵基體結合成一體，獲得的復合材料既保留了灰鐵的良好韌性，又有了碳化鉻硬質相的高耐磨性。鉻絲網排列有序，使反應后生成的碳化鉻硬質相均勻分布于灰鐵內，解決了顆粒增強金屬基復合材料制備中，增強體分布不均勻的難題，其方法可控性強，操作簡單方便，成品率高。