CN101623752A - 耐磨陶瓷棒定向排列增强钢或铁基铸造复合材料的制备工艺 - Google Patents

Abstract

耐磨陶瓷棒定向排列增强钢或铁基铸造复合材料的制备工艺，其特征是将耐磨陶瓷棒以5～10mm的间距垂直于磨损面排列并固定于铸型中，浇入母体金属液，凝固后得到复合材料耐磨铸件。本发明主要解决了普通耐磨材料的耐磨性与冲击韧性不能兼得的矛盾，可在普通铸造生产条件下制备复合耐磨材料铸件，通过使用商品耐磨陶瓷棒避免复合界面问题，使得生产工艺更稳定，产品性能更稳定。

Description

耐磨陶瓷棒定向排列增强钢或铁基铸造复合材料的制备工艺

技术领域

本发明涉及金属基复合材料领域，更具体地说是一种耐磨陶瓷棒定向排列增强钢或铁基铸造复合材料的制备工艺，通过铸造工艺生产复合材料耐磨铸件的方法。

背景技术

冶金、建材、电力、矿山等领域广泛使用的易损件通常采用普通耐磨铸铁或耐磨铸钢，而普通耐磨材料的耐磨性与冲击韧性是一对矛盾，增加硬度可提高材料的耐磨性，但同时可降低材料的冲击韧性，易造成耐磨零件早期断裂而失效，严重者会造成设备或人身安全事故。通常为了保证设备在使用过程的安全性，要牺牲部分耐磨性。

随着工业生产技术不断进步，用户对耐磨材料的要求越来越高，不但要有足够的韧性，还要有更高的耐磨性。

耐磨陶瓷有着极高的硬度和耐磨性，但因其韧性很低而在具有较强冲击工况下无法使用。

复合材料可以有效解决材料在耐磨性和冲击韧性上的矛盾，目前已经开发了各种各样的复合材料生产工艺，有铸造烧结法、铸渗法、原位生成法等。但因工艺不够稳定，增强相和基体金属之间的结合面(界面)容易存在气孔、夹杂、浸润不足等缺陷，容易造成掉块、脱落而早期损坏，难以得到性能稳定的产品。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种耐磨陶瓷棒定向排列增强钢或铁基铸造复合材料的制备工艺，将陶瓷棒均匀排列在铸件中，以能保证材料的均匀磨损，避免因工艺不稳定造成的早期损坏。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明耐磨陶瓷棒定向排列增强钢或铁基铸造复合材料制备工艺的特点是将耐磨陶瓷棒以5～10mm的间距垂直于磨损面排列并固定于铸型中，浇入母体金属液，凝固后得到复合材料耐磨铸件。

本发明耐磨陶瓷棒定向排列增强钢或铁基铸造复合材料的制备工艺的特点也在于所述耐磨陶瓷棒是直径为3～6mm、长为40～60mm的Al₂O₃、SiC、或ZrO₂。

本发明耐磨陶瓷棒定向排列增强钢或铁基铸造复合材料的制备工艺是按如下过程进行：

a、根据耐磨铸件使用工况选择耐磨陶瓷棒，对于冲击磨损工况选择ZrO2陶瓷棒；对于磨粒磨损工况选择Al2O3或SiC陶瓷棒；

b、按铸造工艺在型腔中刷涂料，采用下泥芯法或型内支撑法将陶瓷棒固定在型腔磨损部位，陶瓷棒排列方向垂直于主要磨损面。

c、合箱浇注，完成铸造工艺即得耐磨陶瓷棒定向排列增强钢或铁基铸造复合材料。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明使用耐磨陶瓷棒，以一定的间距定向排列，并在铸型的设定部位上加以固定，向铸型中浇入液态金属，凝固后得到复合耐磨材料铸件。由于基体金属包裹、并支撑着耐磨陶瓷棒，在经使用使基体金属磨损后，露出耐磨陶瓷棒，以此有效抵抗磨损。以本发明方法铸造生产的复合材料在保证足够冲击韧性的前提下可大幅度提高材料的耐磨性。

2、本发明解决了普通耐磨材料的耐磨性与冲击韧性不能兼得的矛盾，可在普通铸造生产条件下制备复合耐磨材料，通过使用成品耐磨陶瓷棒，有效避免复合界面问题，使得生产工艺更稳定，产品性能更稳定。

3、本发明充分利用耐磨陶瓷棒的高硬度、高耐磨性作为增强相，以普通耐磨合金或普通铸钢为母体材料，通过铸造的工艺方法得到耐磨复合材料铸件，工艺简便，成品率高，其耐磨性比目前广泛使用的普通耐磨材料要高三倍以上，而成本增加仅20％。不但可提高生产企业的经济效益，对使用单位而言，可延长备件更换周期，提高生产效率；可降低备件消耗，提高经济效益；可降低能耗，减少环境污染。

具体实施方式

具体实施中，耐磨陶瓷棒定向排列增强钢或铁基铸造复合材料的制备工艺为：

1、根据耐磨铸件的结构、使用场合、极限失效磨损量、工况条件等因素选择耐磨陶瓷棒的材质、直径、长度等，包括：对于冲击磨损工况选择ZrO2陶瓷棒；对于磨粒磨损工况选择Al2O3或SiC陶瓷棒；大铸件选大尺度耐磨陶瓷棒、小铸件选小尺度耐磨陶瓷棒。

2、铸造造型。

3、根据耐磨铸件使用条件制定陶瓷棒间距。

4、采用下泥芯方法将陶瓷棒固定在型腔特定部位。

5、合箱浇注。

6、冷却后得到耐磨复合材料铸件。

7、在进行相应的热处理后，不影响耐磨陶瓷棒的性能。

实施例1：

锤式破碎机锤头一般使用高锰钢材料，在某石料厂一般使用寿命为30小时，应用本发明，使用直径为4mm、长度为40mm的ZrO₂陶瓷棒，以10mm的间距排列于磨损部位，采用低合金耐磨钢，空冷处理。在相同条件下使用寿命为105小时，寿命是原来的3.5倍。

实施例2：

轧钢机使用的导位板为耐磨耐热合金钢，一般使用寿命为1周，应用本发明，使用直径为4mm、长度为20mm的Al₂O₃陶瓷棒，以5mm的间距斜排于磨损部位，采用普通碳素铸钢做本体材料。在相同条件下使用寿命为2周，寿命是原来的2倍。

Claims (3)

1、耐磨陶瓷棒定向排列增强钢或铁基铸造复合材料的制备工艺，其特征是将耐磨陶瓷棒以5～10mm的间距垂直于磨损面排列并固定于铸型中，浇入母体金属液，凝固后得到复合材料耐磨铸件。

2、根据权利要求1所述的耐磨陶瓷棒定向排列增强钢或铁基铸造复合材料的制备工艺，其特征是所述耐磨陶瓷棒是直径为3～6mm、长为40～60mm的Al₂O₃、SiC、或ZrO₂。

3、根据权利要求1所述的耐磨陶瓷棒定向排列增强钢或铁基铸造复合材料的制备工艺，其特征是按如下过程进行：

a、根据耐磨铸件使用工况选择耐磨陶瓷棒，对于冲击磨损工况选择ZrO2陶瓷棒；对于磨粒磨损工况选择Al2O3或SiC陶瓷棒；

b、按铸造工艺在型腔中刷涂料，采用下泥芯法或型内支撑法将陶瓷棒固定在型腔磨损部位，陶瓷棒排列方向垂直于主要磨损面。

c、合箱浇注，完成铸造工艺即得耐磨陶瓷棒定向排列增强钢或铁基铸造复合材料。