[發(fā)明專(zhuān)利]一種優(yōu)化粒徑陶瓷增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910768399.0
• 申請(qǐng)日: 2018-08-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110508807B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 佟偉平;李萍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B22F3/10
• 分類(lèi)號(hào): B22F3/10;B22F1/00;C22C38/14;C22C38/12;C22C38/04;C22C38/02;C22C38/58;C22C38/56;C22C38/50;C22C38/48;C22C38/44;C22C27/04;C22C27/06;C22C38/38
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

一種優(yōu)化粒徑陶瓷增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的使用方法，屬于耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域。采用優(yōu)化粒徑陶瓷增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料制備高耐磨粉碎設(shè)備襯板或高耐磨粉碎設(shè)備輥套，其中，優(yōu)化粒徑陶瓷增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料包括金屬基體材料和增強(qiáng)相陶瓷顆粒；增強(qiáng)相陶瓷顆粒粒徑為0.01μm～0.1μm，0.1μm～1mm，1mm～5mm三種區(qū)間中的一種區(qū)間粒徑，或幾種區(qū)間的混合粒徑；通過(guò)優(yōu)化粒徑的分布來(lái)制備高惡劣環(huán)境下使用的球磨機(jī)襯板、輥套以及高壓輥磨機(jī)輥套，其耐磨性是傳統(tǒng)耐磨材料的2～10倍；優(yōu)化粒徑陶瓷增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料制備的高耐磨粉碎設(shè)備襯板或高耐磨粉碎設(shè)備輥套可有效調(diào)節(jié)其工作區(qū)厚度，從而根據(jù)不同的使用需求對(duì)耐磨工作進(jìn)行設(shè)計(jì)。

本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01810965885.7，申請(qǐng)日2018年08月23日，發(fā)明名稱(chēng)為：“優(yōu)化粒徑陶瓷增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用”的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于耐磨材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種優(yōu)化粒徑陶瓷增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的使用方法。

背景技術(shù)

陶瓷顆粒增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料(MMC_S)通常具有比基體材料高的比強(qiáng)度和比剛度，在工業(yè)、國(guó)防和交通運(yùn)輸?shù)炔块T(mén)表現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景。隨著對(duì)顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料研究的不斷深入，可發(fā)現(xiàn)顆粒形狀、顆粒體積含量、基體特性以及顆粒尺寸對(duì)陶瓷顆粒增強(qiáng)鐵基合金復(fù)合材料的制備有著重要影響。其中，增強(qiáng)顆粒尺寸對(duì)非勻質(zhì)材料系統(tǒng)的微觀變形機(jī)制、強(qiáng)度、斷裂影響顯著。一方面，顆粒尺寸對(duì)提高材料的屈服強(qiáng)度和改善材料的塑性變形而產(chǎn)生的硬化行為起著重要的影響；另一方面，顆粒的破壞開(kāi)裂及與基體的復(fù)合存在孔洞最終將導(dǎo)致材料的韌性降低。顆粒尺寸在0.01μm～0.1μm范圍內(nèi)的微粒增強(qiáng)體，由于微粒增強(qiáng)體對(duì)基體位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙而產(chǎn)生強(qiáng)化，其強(qiáng)化機(jī)理屬于彌散強(qiáng)化。此種顆粒增強(qiáng)體在制備過(guò)程中多采用原位原應(yīng)生成，其制備工藝精度要求較高；對(duì)于顆粒尺寸在0.1μm～1mm以上的顆粒增強(qiáng)體，目前研究較多，顆粒增強(qiáng)物在此尺寸下加入到金屬中起提高耐磨、耐熱和彈性模量的作用。但因其粒徑較小，容易產(chǎn)生陶瓷顆粒與基體界面結(jié)合面小，當(dāng)基體磨損下凹時(shí)，容易整顆脫落；在1mm～5mm范圍內(nèi)的陶瓷顆粒現(xiàn)目前研究較少，一方面由于大部分的陶瓷顆粒與金屬基體的潤(rùn)濕角偏大，在制備過(guò)程中容易出現(xiàn)界面機(jī)械咬合、存在孔洞缺陷，在使用過(guò)程中出現(xiàn)整體顆粒的脫落；一方面由于大的陶瓷顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料在制備過(guò)程中或在使用過(guò)程中容易產(chǎn)生脆性裂紋，導(dǎo)致斷裂失效，但因其作為主要的耐磨相，大顆粒的復(fù)合使用機(jī)制效果更加突出。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了優(yōu)化粒徑陶瓷增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。該復(fù)合材料采用優(yōu)化粒徑范圍或混合粒徑的陶瓷顆粒，通過(guò)外加法或原位反應(yīng)法制備而成。該制備技術(shù)以其合理的增強(qiáng)相粒徑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、是一種簡(jiǎn)單靈活的制備工藝，制備的優(yōu)化粒徑陶瓷增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料可單獨(dú)做為耐磨部件使用或制備高耐磨粉碎設(shè)備襯板及輥套的預(yù)制體，其具有優(yōu)異的耐磨性能、機(jī)械韌性和抗沖擊能力。

本發(fā)明采用體積含量不變，優(yōu)化粒徑分布的陶瓷顆粒增強(qiáng)鐵基耐磨復(fù)合材料，將優(yōu)化粒徑的陶瓷顆粒與金屬合金粉末放置于氧化鋁剛玉坩堝中，采用液相燒結(jié)法制備復(fù)合材料，該制備方法工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，復(fù)合材料中同時(shí)存在位錯(cuò)強(qiáng)化機(jī)制、Orowan強(qiáng)化、加工硬化強(qiáng)化、沉淀強(qiáng)化等多種強(qiáng)化機(jī)制，且這些由基體微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化而產(chǎn)生的強(qiáng)化機(jī)制彼此相互作用。此外，金屬基體材料與增強(qiáng)相之間的界面連接較好，整體復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械性能。

本發(fā)明的一種優(yōu)化粒徑陶瓷增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，包括金屬基體材料和增強(qiáng)相陶瓷顆粒；其中，增強(qiáng)相占優(yōu)化粒徑陶瓷增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的體積百分含量為20％～50％；

所述的增強(qiáng)相陶瓷顆粒粒徑為0.01μm～0.1μm，0.1μm～1mm，1mm～5mm三種區(qū)間中的一種區(qū)間粒徑，或幾種區(qū)間的混合粒徑；