[發明專利]一種陶瓷增強鋼基耐磨復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910333499.0
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN110076322B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 汪德發;徐超;張國芳;李英虎;翟健;余芳有;趙文定;陳友梅
• 申請（專利權）人: 寧國市開源電力耐磨材料有限公司
• 主分類號: B22D19/08
• 分類號: B22D19/08;C22C33/04;C21D1/18
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊天嬌

本發明公開了一種陶瓷增強鋼基耐磨復合材料及其制備方法，涉及耐磨復合材料技術領域，是采用鑄滲法澆注合金鋼金屬液鑄滲陶瓷預制體制備得到的；所述陶瓷預制體由以下重量百分數的原料組成：球形陶瓷顆粒40?55wt％、非球形多面體陶瓷顆粒40?55wt％、粘結劑2?5wt％，其中，0.5mm≤球形陶瓷顆粒的粒徑非球形多面體陶瓷顆粒的粒徑≤1.5mm。本發明中陶瓷預制體采用球形陶瓷顆粒和非球形多面體陶瓷顆粒相配合，并控制其粒徑，使其之間協同作用，與合金鋼基體之間形成獨特的增韌結構，制得的復合材料表現出很好的抗沖擊性和抗磨損性，能夠有效抵抗磨料的切削和犁溝作用，且制備方法簡單，制得的復合材料適合用于制造錘頭、襯板、磨輥、磨盤等耐磨工作部件。

技術領域

本發明涉及耐磨復合材料技術領域，尤其涉及一種陶瓷增強鋼基耐磨復合材料及其制備方法。

背景技術

耐磨鋼鐵件主要用于礦山、冶金、電力、煤炭和機械行業中的磨料磨損工況，如錘頭、襯板、磨球、磨輥、磨盤等，在服役的過程中，受到沙石、礦石、土壤等各種物料及研磨體的強烈磨損，失效十分迅速。

大多數耐磨件的磨損失效通常發生在耐磨工作面一定的厚度或某些特定的部位，不僅要求磨損工作面具有較高硬度，同時要求整個耐磨件具有較高的韌性，能夠抗沖擊，不斷裂。傳統金屬材料，如鉻系白口鑄鐵、奧氏體耐磨錳鋼等制造的耐磨件難以同時滿足這兩種要求。

高錳鋼具有韌性高、加工硬化性能好、價格相對較低等優點，但是在某些磨損工況，特別是在沖擊不高的高應力磨料磨損工況，高錳鋼耐磨性較低。為解決單一金屬耐磨材料自身的局限性，近年陶瓷增強金屬基復合材料，特別是金屬基耐磨復合材料成為關注熱點。采用鑄滲法將高硬度的陶瓷顆粒局部復合在零件的工作表面，既能提高耐磨件的耐磨損性能，又能保證其整體韌性，大幅度提高零件的耐磨性和使用壽命。然而對于現代工藝中惡劣磨損工況(如高溫、高速摩擦磨損等)，其性能還尚需進一步提高。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種陶瓷增強鋼基耐磨復合材料及其制備方法，制得的復合材料表現出很好的抗沖擊性和抗磨損性，能夠有效抵抗磨料的切削和犁溝作用。

本發明提出的一種陶瓷增強鋼基耐磨復合材料，是采用鑄滲法澆注合金鋼金屬液鑄滲陶瓷預制體制備得到的；所述陶瓷預制體由以下重量百分數的原料組成：球形陶瓷顆粒40-55wt％、非球形多面體陶瓷顆粒40-55wt％、粘結劑2-5wt％，其中，0.5mm≤球形陶瓷顆粒的粒徑非球形多面體陶瓷顆粒的粒徑≤1.5mm。

優選地，所述合金鋼為高錳鋼；優選地，高錳鋼為ZGMn13Cr2高錳鋼。

優選地，所述陶瓷預制體中的陶瓷顆粒在復合材料中的體積分數為18-25vt％。

優選地，所述球形陶瓷顆粒為球形ZTA陶瓷顆粒、球形WC陶瓷顆粒中的一種或其組合；優選地，所述球形陶瓷顆粒的粒度為0.5-1.2mm。

優選地，所述非球形多面體陶瓷顆粒為多面體WC陶瓷顆粒、多面體氧化鋁陶瓷顆粒中的一種或其組合；優選地，所述非球形多面體陶瓷顆粒的粒度為0.8-1.5mm。

優選地，所述粘結劑為環氧樹脂粘結劑或酚醛液體樹脂粘結劑。

本發明還提出了上述陶瓷增強鋼基耐磨復合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、陶瓷預制體制備：將球形陶瓷顆粒和非球形多面體陶瓷顆?；旌?，加入粘結劑，攪拌，將其填充到具有蜂窩狀內腔的模具中，加壓，成型脫模，真空燒結，即得蜂窩狀多孔連通的陶瓷預制體；

S2、鋼基復合材料制備：將陶瓷預制體固定在鑄型內表面，預熱，合模后抽真空，澆鑄合金鋼金屬液鑄滲預制體，獲得陶瓷顆粒均勻分布于鑄件表層的鋼基復合材料；

S3、熱處理：將鋼基復合材料進行熱處理，即得。