[發明專利]一種灰口鑄鐵基復合材料制備工藝

無效

• 申請號: 200910218879.6
• 申請日: 2009-11-09
• 公開（公告）號: CN101705455A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 岑啟宏;許云華;牛立斌;蔡安江;武宏;劉文剛;馬幼平
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: C22C47/10
• 分類號: C22C47/10;C22C101/12
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司 61202
• 代理人: 郭秋梅

技術領域

本發明屬于金屬基復合材料技術領域，特別涉及一種灰口鑄鐵基復合材料制備工藝。

背景技術

灰口鑄鐵價格便宜，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。但由于灰口鑄鐵中缺少碳化物等硬質相，其宏觀硬度很低，所以灰口鑄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，這使得灰口鑄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口鑄鐵的耐磨性，例如用碳化鉬或氮化鈦顆粒放置在鑄型底部，然后再澆入灰口鑄鐵，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口鑄鐵。也有將碳化鉬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

本發明的目的是提供一種灰口鑄鐵基復合材料制備工藝，通過該工藝在灰口鑄鐵基體中形成網狀碳化鉬硬質相，并與灰口鑄鐵有效結合為一體，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。

本發明的技術方案是這樣實現的：

(1)用鉬絲編織鉬絲網(1)；

(2)將鉬絲網(1)裁剪、多層卷制或疊加，預制成網狀立體骨架結構；

(3)把預制成網狀立體骨架進行酸洗去掉油污雜物；

(4)按鑄造工藝要求制作鑄型；

(5)將預制的鉬絲網(1)狀立體骨架放入鑄型(2)；

(6)冶煉灰口鑄鐵(3)，得到液態灰口鑄鐵；

(7)把液態灰口鑄鐵澆入鑄型，獲得鉬絲-灰口鑄鐵二元材料預制體；

(8)冷卻清理后把鉬絲-灰口鑄鐵二元材料預制體置入熱處理爐；

(9)在碳化物形成溫度下保溫；

(10)隨爐冷卻后出爐，即制成碳化鉬增強灰口鑄鐵基復合材料(4)。

所述鉬絲(1)直徑為0.1～2.5mm；所述鉬絲網(1)編織成單層或多層，鉬絲間距為0.2～10mm，也可根據工況需要適當增加間距。

所述步驟(2)中，根據零件的尺寸和規格來制作鉬絲網(1)立體骨架結構。所述步驟(9)碳化物形成溫度為1080℃～1350℃，保溫時間為30min～120min。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、通過鑄滲的原理，把鉬絲立體網狀骨架固定在灰口鑄鐵基體中制作成預制體，保證了碳化物形成元素鉬在基體中的均勻性；

2、在熱處理爐中，通過1080℃～1350℃，保溫時間為30min～120min，使鉬原子進行中長程的充分擴散，彌散到灰口鑄鐵基體中，并與灰口鑄鐵中的碳原子發生原位反應，自然生成碳化鉬硬質相顆粒，由于1080℃～1350℃溫度區低于灰口鑄鐵的液化溫度，因此鉬原子的擴散屬于固態擴散，碳化鉬也是在固態下原位反應生成的，避免了碳化鉬與基體金屬比重差異造成的漂浮和偏析，解決了硬質相難以彌散且均勻分布的復合材料制備難題，并且可以使全部鉬參與原位反應生成碳化鉬。

3、碳化鉬硬質相屬于內部原位化學反應生成，所以碳化鉬顆粒的界面潔凈無污染，與灰口鑄鐵基體結合成一體，具有良好的界面結合效果，避免了外加硬質顆粒等傳統復合材料制備工藝上的增強相界面弱化問題，獲得的復合材料既保留了灰口鑄鐵的良好韌性，又有了碳化鉬硬質相的高耐磨性，進一步提升了材料的磨損壽命。

4、根據零件的需要，既可以把鉬絲網放置于鑄型的局部，澆注灰口鑄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；也可以把鉬絲網放置于整個鑄型型腔中，澆注灰口鑄鐵后獲得整體耐磨的零件，工藝可控性強。

附圖說明

圖1為本發明流程圖

圖2為預置鉬絲網的鑄型截面示意圖

圖3為落料襯板預制體截面示意圖

圖4為整體碳化鉬增強灰口鑄鐵基復合材料落料襯板截面示意圖

圖5為局部碳化鉬增強灰口鑄鐵基復合材料落料襯板示意截面圖

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發明作進一步說明。

實施例1：制作整體復合材料落料襯板

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，具體操作步驟如下：

(1)用0.5mm鉬絲編織鉬絲網1，鉬絲間距為2mm；

(2)鉬絲網1按落料襯板長度和高度規格裁剪成矩形；

(3)把矩形鉬絲網1進行酸洗；

(4)按鑄造工藝要求制作鑄型2；