[發明專利]一種原位形成TiC增強高鉻鑄鐵耐磨材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201810057981.1
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108286010A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 李世波;姜吉鵬;陸曉剛;胡樹郡;周洋;李翠偉;黃振鶯;翟洪祥
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: C22C37/06
• 分類號: C22C37/06;C22C33/08
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

本發明公開一種原位形成TiC增強高鉻鑄鐵耐磨材料及其制備方法，具體地，以Ti₃AlC₂和高鉻鑄鐵粉為原料，其中Ti₃AlC₂的含量為5～30wt.％；將上述瑪瑙球和配料按照重量比2:1放入球磨罐中混料5～10小時；將上述混好的配料放入石墨模具內，將石墨模具置于高溫爐中，在氬氣氣氛下，以5～30℃/分鐘的升溫速率將爐溫升至1200～1500℃，保溫0～30分鐘后，繼而降溫至1000～1300℃，同時對模具中的粉料施加0～30MPa壓力并保溫30～90分鐘，最后隨爐溫冷卻至室溫，得到TiC增強高鉻鑄鐵復合材料。本發明制備的材料中TiC顆粒細小，在基體中分布均勻，細化了高鉻鑄鐵結構，而且TiC與基體形成較強的陶瓷/金屬結合界面，提高復合材料的綜合性能。該方法具有所用設備簡單，合成材料時間短，適用于規模化生產。

技術領域

本發明涉及耐磨材料的制備方法，具體涉及一種原位形成TiC陶瓷顆粒增強高鉻鑄鐵復合材料的制備方法。

背景技術

高鉻鑄鐵是一種優良的耐磨材料，被廣泛應用于破碎、研磨、擠壓、物料輸送等機械和冶金設備，如磨輥、襯板、磨球、軋輥等。高鉻鑄鐵的耐磨性主要來自于基體中碳化物M₇C₃(M＝Fe，Cr)的貢獻。但M₇C₃碳化物極易形成粗大晶粒導致高鉻鑄鐵低強度和低韌性，在使用過程中容易產生斷裂等問題。為細化M₇C₃組織結構，提高高鉻鑄鐵的耐磨性，延長部件使用壽命，許多措施如快速降溫來抑制碳化物的生長(文獻1,J.Mater.Sci.1983；18:483)、添加合金和稀土元素來細化碳化物M₇C₃(文獻2,Mater.Sci.Technol.1989；5:918；文獻3,Mater.Sci.Eng.A 2005；398:297；文獻4,Mater.Lett.2008；62:3024)等被采用，但細化M₇C₃的效果不明顯。中國專利(公開號CN107058856A)提出了一種制備高鉻鑄鐵的制備方法，包括爐前處理、澆注、熱處理的制備步驟，對提高高鉻鑄鐵的耐磨性有一定效果，但沒有解決碳化物粗大的問題。另外，在高鉻鑄鐵中添加Al₂O₃，TiC，Si₃N₄，ZrO₂等陶瓷顆粒，也是不錯的方法，能在一定程度上細化微觀組織，提高材料的耐磨性，但是添加的陶瓷顆粒在基體中分布不均勻以及陶瓷/金屬界面不潤濕難以形成較強的結合界面，又成為新的問題。

發明內容

本發明的目的是克服現有高鉻鑄鐵材料及其制備方法存在的缺點，提供一種原位形成TiC顆粒增強高鉻鑄鐵耐磨材料及其制備方法。本發明以高鉻鑄鐵粉和Ti₃AlC₂為前驅體粉，通過粉末冶金技術，獲得綜合性能優良的高鉻鑄鐵復合材料。原位形成的TiC顆粒主要來源于Ti₃AlC₂三元碳化物的分解。原位形成的TiC顆粒細小，在高鉻鑄鐵中分布均勻；原位形成的TiC屬于缺C型化合物，與含鐵基體有良好的潤濕性，從而形成較強的陶瓷/金屬結合界面，大幅度提高復合材料的力學性能和耐磨性。

本發明的技術方案為：

(1)以Ti₃AlC₂和高鉻鑄鐵粉為原料，其中Ti₃AlC₂的含量為5～30wt.％；

(2)將上述瑪瑙球和配料按照重量比2:1放入球磨罐，在球磨機上混料5～10小時；