[發明專利]一種高錳鋼基復合材料及制備得到的內錐

在審

• 申請號: 202110562479.8
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113290228A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 鄭開宏;王娟;羅鐵鋼;陳恒;龍駿;董曉蓉;王海艷
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院材料與加工研究所
• 主分類號: B22D19/02
• 分類號: B22D19/02;B22F9/04;B22F1/00;B22F3/14;B22F7/08;C22C1/08;B02C2/00
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 趙永強

本申請公開一種高錳鋼基復合材料及制備得到的內錐，制備工藝包括以下步驟：S1.將陶瓷基增強顆粒原料和金屬基連接顆粒原料分別破碎后混勻，得到混合料；S2.將混合料置入模具后，將模具置于感應外場中進行壓力燒結，得到預制體；S3.將預制體置入鑄造型腔后，注入溫度為1500?1580℃的高錳鋼熔液，其中預制體的孔隙率控制在38％?42％，得到耐磨耐沖高錳鋼基復合材料。通過控制原料的種類、用量比、原料粒徑及燒成壓力協同控制孔隙率，可提高高錳鋼基復合材料的耐磨耐沖性，進一步延長其使用壽命。

技術領域

本申請涉及復合材料制備技術領域，特別涉及一種高錳鋼基復合材料及制備得到的內錐。

背景技術

高錳鋼為重要的耐磨零部件材料，高錳鋼自身較軟，但在強沖擊或大壓應力的作用下，其表層能迅速通過變形硬化，從而產生高硬度和高耐磨的表面層。高錳鋼這一特殊的性能使其長期以來廣泛應用于各種機械設備上，如破碎機錘頭、挖掘機斗齒、鐵路道岔等。“以柔克剛”是高錳鋼成為重要耐磨材料的關鍵。

圓錐式破碎機廣泛應用建材、礦山、冶金等領域石材破碎，內錐是圓錐式破碎機關鍵易損件，國內外生產內錐所用材料和工藝通常采用高錳鋼整體鑄造。

隨著工業工況越來越復雜，耐磨錳鋼的缺點逐漸暴露出來。比如在中、低沖擊的服役條件下，高錳鋼耐磨性能降低從而服役壽命較短，不能滿足高端破碎粉磨裝備的要求。

市面上有在高錳鋼材料中設置預制體作為增強材料以提高復合材料的使用壽命，也有在高錳鋼材料中引入硬質陶瓷微粉，如WC、TiC、VC等致密化微粉來增強材料的特性，但采用目前的制備方法得到的高錳鋼增強體存在以下三個問題：1)增強體與基體界面結合性不好，結構不致密，導致耐磨性不夠好；2)澆鑄時預制體在高溫金屬液沖刷下易潰散；3)在澆鑄充型時間短的情況下，熱容量導致反應不完全，降低材料力學性能，從而使高錳鋼基復合材料的耐磨度不高，通過以上得到的高錳鋼基耐磨產品同樣具有使用壽命短的缺陷。

發明內容

本申請的主要目的是提供一種高錳鋼基復合材料及制備得到的內錐，旨在解決現有的復合材料內部缺結合性能低、力學性能差導致的產品耐磨性能低、使用壽命較短的技術問題。

為實現上述目的，本申請提出一種高錳鋼基復合材料的制備工藝，包括以下步驟：

S1.將陶瓷基增強顆粒原料和金屬基連接顆粒原料分別破碎后混勻，得到混合料；

S2.將混合料置入模具后，將模具置于感應外場中進行壓力燒結，得到預制體；

S3.將預制體置入鑄造型腔后，注入溫度為1500-1580℃的高錳鋼熔液，得到高錳鋼基耐磨耐沖復合材料；

預制體的孔隙率為38％-42％。

將增強顆粒原料和連接顆粒原料采用球磨或其他方式破碎，將破碎后的原料均勻混制得到混合料；之后將混合料置入對應的模具中，模具可為方形結構或其他形狀的模具，適應生產需求即可，之后再將模具和內部的混合料同步置于電磁感應外場中進行加熱燒結，使預制體在澆鑄時不宜被熔融金屬液沖散；在燒結時需要提供壓力，以控制混合料中的孔隙情況，孔隙率為38-42％，提供氨氣氣氛或惰性氣體氣氛，使最終制備得到的預制體具有更好的穩定性。將上述預制體放入鑄造型腔中，注入高錳鋼熔液時的熱容量使高錳鋼熔液通過孔隙滲入預制體中，通過反應形成高錳鋼基復合材料構件界面結合性能好，從而提高耐磨耐沖性和使用壽命，該復合材料可以用于物料的破碎、研磨、等沖擊、磨損條件。