[發(fā)明專利]一種復(fù)相蜂窩陶瓷與鋼鐵復(fù)合材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910065861.7
• 申請日: 2009-08-21
• 公開（公告）號: CN101628330A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫玉福;趙靖宇;吳娜;徐栩
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: B22D19/02
• 分類號: B22D19/02;C22C1/10
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 王紀(jì)營

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陶瓷增強(qiáng)金屬復(fù)合耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種復(fù)相蜂窩陶瓷與鋼鐵復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

金屬-陶瓷復(fù)合耐磨材料主要應(yīng)用于冶金、建材、礦山、耐火材料及電力等領(lǐng)域物料破碎及研磨裝備中的耐磨件，如輥套、襯板、磨環(huán)、磨盤等，是為了滿足更高的耐磨性要求而研制開發(fā)的。金屬-陶瓷復(fù)合材料主要指以金屬為基體添加陶瓷增強(qiáng)相的一類復(fù)合材料，其中非金屬部分主要包括：氧化物、硼化物、氮化物和硅化物。非金屬成分使金屬-陶瓷復(fù)合材料具有所要求的硬度和耐磨性，金屬-陶瓷復(fù)合材料的性能取決于金屬的性能、陶瓷的性能及兩者的結(jié)合強(qiáng)度。金屬-陶瓷復(fù)合材料優(yōu)良的性能可使其在很多領(lǐng)域中得到應(yīng)用。

目前陶瓷-金屬復(fù)合材料的制備方法主要有粉末冶金、共噴射沉積、攪拌混合、擠壓鑄造、原位生成等。目前的陶瓷-金屬復(fù)合材料制作工藝復(fù)雜、成本較高，復(fù)合材料中陶瓷的位置及體積分?jǐn)?shù)較難控制，陶瓷的分布不均勻，目前復(fù)合材料中陶瓷和金屬的體積比以及陶瓷的分布情況均不能很好的保證材料良好的綜合性能和耐磨性能。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)相蜂窩陶瓷與鋼鐵復(fù)合材料，該復(fù)合材料成本較低，耐磨性和韌性較好。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

該復(fù)合材料以鋼鐵為基體，以復(fù)相蜂窩陶瓷為增強(qiáng)相，并采用鑄造法將所述基體和增強(qiáng)相復(fù)合為一體。

進(jìn)一步，所述基體采用鑄鐵或鑄鋼；所述增強(qiáng)相為ZrO₂-Al₂O₃復(fù)相蜂窩陶瓷。

進(jìn)一步，ZrO₂-Al₂O₃復(fù)相蜂窩陶瓷中ZrO₂的含量在60％～90％之間，其余為Al₂O₃。

本發(fā)明還提供所述復(fù)相蜂窩陶瓷與鋼鐵復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

首先，對ZrO₂-Al₂O₃復(fù)相蜂窩陶瓷進(jìn)行表面預(yù)處理；然后，把ZrO₂-Al₂O₃復(fù)相蜂窩陶瓷固定在砂型中；最后，將熔煉好的鋼鐵金屬液澆注到鑄型中，冷卻凝固成型后即得所述復(fù)相蜂窩陶瓷與鋼鐵復(fù)合材料。

進(jìn)一步，所述的表面預(yù)處理包括依次進(jìn)行的表面除油、表面粗化、活化、敏化和表面鍍活性金屬步驟。

進(jìn)一步，所述的表面鍍活性金屬步驟中，所述的活性金屬為鎳或鈦。進(jìn)一步。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的復(fù)合材料中所述增強(qiáng)相使復(fù)合材料具有所要求的硬度和耐磨性，鋼鐵材料為陶瓷材料提供了基體支撐。金屬陶瓷結(jié)合使復(fù)合材料具有良好耐磨性能和一定沖擊韌性。滿足中低載荷下對耐磨性和沖擊韌度的要求。本發(fā)明所述復(fù)相蜂窩陶瓷與鋼鐵復(fù)合材料的制備方法是采用先把若干ZrO₂-Al₂O₃復(fù)相蜂窩陶瓷均勻固定于鑄型中，然后采用鑄造工藝澆注高溫鋼鐵金屬液的方法，具有準(zhǔn)確控制蜂窩陶瓷的位置及體積分?jǐn)?shù)、實(shí)現(xiàn)陶瓷的均勻分布從而保證耐磨材料良好的綜合性能和耐磨性能，并有效降低制造成本。對于ZrO₂-Al₂O₃復(fù)相蜂窩陶瓷進(jìn)行預(yù)處理和表面活化處理，使其表面形成一層活性金屬(如Ni、Ti等)薄膜，提高陶瓷材料與金屬液之間的潤濕性，從而實(shí)現(xiàn)陶瓷相增強(qiáng)體和金屬材料的良好結(jié)合。本發(fā)明的制備方法方便易行，可以保證蜂窩陶瓷準(zhǔn)確定位；可以通過改變蜂窩陶瓷的空隙率，得到合理的陶瓷金屬體積比，保證材料良好的綜合性能和耐磨性能。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的復(fù)合材料的制備方法采用鑄造法，在工業(yè)生產(chǎn)中更易實(shí)現(xiàn)，成本低，效率高。

本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可以通過下面的說明書，權(quán)利要求書所特別指出的方式來實(shí)現(xiàn)和獲得。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但不限于下列實(shí)施例。

實(shí)施例1