[發(fā)明專利]一種碳化鈦基復(fù)合材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112195388B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱建勇;儲鑫;劉東華;歐陽晟;黃敬儒;周康寧;胡杰
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南省冶金材料研究院有限公司
• 主分類號: C22C29/10
• 分類號: C22C29/10;C22C1/05
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 趙琴娜

本發(fā)明提供了一種碳化鈦基復(fù)合材料及其制備方法，該碳化鈦基復(fù)合材料由硬質(zhì)相粉末和黏結(jié)相粉末制備得到，其中硬質(zhì)相粉末在碳化鈦基復(fù)合材料中的質(zhì)量百分比為45～55％，硬質(zhì)相粉末為碳化鈦粉末。本發(fā)明的碳化鈦基復(fù)合材料，通過相圖分析和計算、計算機模擬以及成分優(yōu)化設(shè)計，設(shè)計了含有多種合金成分的新型黏結(jié)相成分，通過各種成分的相互配合和影響，改善了黏結(jié)相與硬質(zhì)相顆粒的濕潤性不良的問題。本發(fā)明的碳化鈦基復(fù)合材料，通過制備工藝參數(shù)的優(yōu)化，使材料在保證碳化鈦硬質(zhì)顆粒高硬度同時，使黏結(jié)相在各個硬質(zhì)相之間起到黏結(jié)、粘附、包裹的支撐作用，為材料整體提供強韌性和高耐磨性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于合金材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳化鈦基復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

破碎是制備粉料的有效方法。在冶金、水泥、電力及建筑垃圾固廢處理領(lǐng)域，塊狀物體的細化是必不可少的一道重要工序。

磨損是物料破碎過程中，導(dǎo)致破碎設(shè)備失效的重要方式。物料與破碎裝備接觸處存在大量的磨粒磨損和沖蝕磨損，這些磨損會使設(shè)備零件損壞甚至失效，導(dǎo)致生產(chǎn)過程中工件需要更換和頻繁維修，降低設(shè)備的工作效率，并消耗大量的能源和材料。

目前在上述行業(yè)領(lǐng)域的破碎設(shè)備中，廣泛使用高錳鋼、高鉻鋼或其它耐磨合金鋼作為耐磨材料，但這些材料存在硬度和韌性無法較好結(jié)合的缺點。當硬度高時，韌性差，沖蝕磨損失效嚴重；而當韌性好時，硬度又變低，引起零件磨粒磨損進程加快，不利于物料高效率的破碎。

在冶金、礦山、水泥、建筑垃圾固廢處理的物料破碎領(lǐng)域，由于零件處于高硬度的物料和高旋轉(zhuǎn)或高沖擊的惡劣工況，制備破碎裝備零件的合金材料在強沖擊工況下崩裂、破損、剝落，降低了零件的使用壽命。因此，需要改善合金材料黏結(jié)相的強韌性以及黏結(jié)相與基材之間的結(jié)合強度，使破碎裝備零件的工作面及其基體組織具備能同時抵抗磨粒磨損和沖蝕磨損的特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提供了一種碳化鈦基復(fù)合材料及其制備方法。

本發(fā)明的第一方面提供了一種碳化鈦基復(fù)合材料，由硬質(zhì)相粉末和黏結(jié)相粉末制備得到；所述硬質(zhì)相粉末在所述碳化鈦基復(fù)合材料中的質(zhì)量百分比為45～55％，所述硬質(zhì)相粉末為碳化鈦粉末；所述黏結(jié)相粉末包括以下重量份計的制備原料：

錳：8～12％，

鎳：2～4％，

鉬：3～5％，

鉻：2～5％，

鐵：20～40％，

釩：0.3-0.8％，

稀土元素粉末：0.01～1.0％。

根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，所述稀土元素粉末為氧化鑭粉末和氧化錸粉末按照質(zhì)量比為(3～9)：1的混合。

黏結(jié)相粉末中；

錳是穩(wěn)定黏結(jié)相奧氏體的主要元素。

鎳可以擴大r相區(qū)。

鉬能改善碳化鈦與金屬的潤濕性。

鉻可形成連續(xù)固溶體。

釩能細化晶粒，同時可形成碳化物硬質(zhì)點，提升耐磨性。

稀土元素能細化晶粒、凈化晶界，避免黏結(jié)相發(fā)生晶界斷裂。加入稀土元素后，晶界細而干凈，斷裂轉(zhuǎn)為晶內(nèi)斷裂。同時，使黏結(jié)相的形變層韌性得到改善，提高碳化鈦硬質(zhì)顆粒與黏結(jié)相的結(jié)合能力，降低黏結(jié)相在沖擊載荷下發(fā)生斷裂的可能性，提高材料的抗沖擊、抗沖蝕和抗磨損能力。

根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，所述碳化鈦基復(fù)合材料中，釩的質(zhì)量百分比含量≤1％。