CN101898239B - 一种复合耐磨材料陶瓷颗粒增强体的制备方法 - Google Patents

一种复合耐磨材料陶瓷颗粒增强体的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种复合耐磨材料陶瓷颗粒增强体的制备方法，该陶瓷颗粒增强体是由WC陶瓷颗粒在真空高温环境中烧结而成，通过设计不同形状尺寸的模具，可以将预制体制成所要求的各种形状，如块状和蜂窝状等。将预制体规则排列在铸型端面，采用负压浇铸方法浇铸金属后，金属液通过铸渗作用渗入预制体中陶瓷颗粒增强体(孔隙中)形成复合材料，在铸件的工作面上基体金属与所形成复合材料共存，即提高了耐磨件的耐磨性，又有一定的抗冲击性。

Description

一种复合耐磨材料陶瓷颗粒增强体的制备方法
技术领域
本发明涉及复合耐磨件的颗粒增强体的制备方法，具体涉及一种复合耐磨材料陶瓷颗粒增强体的制备方法。
背景技术
在水泥、矿山、火力发电厂以及各类工业中遇到的磨矿设备、破碎设备中使用的易磨损部件。这些部件通常要求有很好的整体机械性能，希望这些部件不仅具有较高的耐磨性，还要具有一定韧性，以便具有抗冲击等机械性能，以适应实际工况要求。
材料的耐磨性通常与硬度成正比，而高韧性与高硬度在同一材料中是一对矛盾。复合材料是解决这一矛盾的良好途径，有人提出表层复合材料的概念，在耐磨件工作表层形成一定厚度的复合层，这层复合层具有高硬度，高耐磨性，而基体则由韧性较好的材料构成。
中国发明专利(CN 101112718A)利用碳化钨颗粒制备陶瓷颗粒增强铁基复合材料；中国发明专利(CN 100535162C)中提到碳化钨颗粒增强钢/铁基复合耐磨衬板；中国发明专利(CN 101214539A)利用自蔓延反应在高锰钢表层制备一层碳化钛颗粒增强复合层，等以往制备的颗粒增强耐磨复合材料都存这一问题，并且均未提及一种通用的复合材料增强体制备方法。中国发明专利(CN 1147373C)将颗粒增强复合材料制成局部增强，则可避免整块复合增强的脆性，但使用范围有限，但只能针对轧钢用导位板这种产品，并未从陶瓷颗粒增强体的制备上进行改变；中国发明专利(CN 101412095A)采用低碳钢薄钢板包裹合金粉末及颗粒的方式来控制复合材料的分布，但是薄钢板在高温下达到力学熔点后失去了支撑强度，并且不能在高温下熔化，残留在铸件中成为复合材料的薄弱环节，此外操作工艺还很复杂。中国发明专利(CN101585081A)采用粘结剂和专用模具制备出陶瓷颗粒增强体，然后进行浇铸，操作简单，能够批量生产，提供了较好的思路，但是使用粘结剂使用量的多少会直接影响到铸渗效果。
比利时马克托公司生产地复合材料磨辊(US2002136857(A1)、US2007184235(A1))采用高耐磨陶瓷颗粒增强铁基复合材料具有很高的耐磨性，使用寿命大幅度提高，因而占据了国际大型磨辊的大片市场，但是该公司采用的陶瓷颗粒为氧化锆增韧氧化铝陶瓷，这种材料与钢铁材料的润湿性略差，结合强度有限。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种复合耐磨材料陶瓷颗粒增强体的制备方法。该方法不仅原材料单一、来源广，而且制备工艺简单易于控制，便于规模批量生产，采用不同的模具即可制出想要的颗粒增强体形状。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
1)将粒度为8-14目的铸造碳化钨颗粒，按所要求质量填充于石墨模具中，再连同石墨模具一起置于真空烧结炉中；
2)真空烧结炉的真空度为10-2Pa，在2小时内自室温升温至1700-1750℃保温35-40min，随炉冷却至室温后，抽芯、脱模得复合耐磨材料陶瓷颗粒增强体；
其中，铸造碳化钨颗粒的使用量根据下式计算：
W＝S·h·ρ
式中：
W——铸造碳化钨颗粒的质量，g；
S——颗粒增强体的底面积即石墨模具的底面积，mm2；
h——颗粒增强体的高度即石墨模具的高度，mm
ρ——铸造碳化钨颗粒的密度，g/mm3
所说的铸造碳化钨颗粒为WC和W2C的共晶体，包含WC、W2C和WC1-X相，其中0＜X＜0.3，颗粒硬度为1800-2500Hv，密度约为16g/mm3。
所说的石墨模具采用块状、板状或蜂窝状结构。
所说的铸造碳化钨颗粒与石墨模具间铺垫一层厚度为0.4mm的石墨纸进行分隔。
由于铸造碳化钨陶瓷颗粒具有高的硬度、熔点，并且和铁基金属(液)有良好的润湿性，利于铸渗。这样制备出的复合材料颗粒与基体金属之间的界面为冶金结合，结合牢固，具有较高的综合耐磨性。因此，铸造碳化钨陶瓷颗粒适合作为复合增强颗粒的综合性能较好。本发明制备的复合耐磨材料陶瓷颗粒增强体不含任何粘结剂、铸渗剂等其他添加剂，不发气、无夹杂、不影响铸渗效果，仅利用陶瓷颗粒自身的性质来完成结合，利用此复合耐磨材料陶瓷颗粒增强体在制备复合耐磨件时浇铸过程中不易溃散，金属液通过铸渗作用渗入陶瓷颗粒增强体形成复合材料。且铸渗效果良好，在表层形成母体金属与复合材料共存，即提高了耐磨件的耐磨性，又可抵抗冲击，有效延长了耐磨件的使用寿命。
附图说明
图1为本发明复合材料破碎机垂头示意图；图1a是蜂窝状增强体复合锤头示意图、图1b是板状增强体复合锤头示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
1)将粒度为8-14目的铸造碳化钨颗粒，按所要求质量填充于块状、板状或蜂窝状结构的石墨模具中，再连同石墨模具一起置于真空烧结炉中；所说的铸造碳化钨颗粒为WC和W2C的共晶体，包含WC、W2C和WC1-X相，其中0＜X＜0.3，颗粒硬度为1800-2500Hv，密度约为16g/mm3，为了避免陶瓷颗粒增强体与模具发生粘连，铸造碳化钨颗粒与石墨模具间铺垫一层厚度为0.4mm的石墨纸进行分隔；
2)真空烧结炉的真空度为10-2Pa，在2小时内自室温升温至1700℃保温40min进行烧结，随炉冷却至室温后，抽芯、脱模得复合耐磨材料陶瓷颗粒增强体；
其中，铸造碳化钨颗粒的使用量根据下式计算：
W＝S·h·ρ
式中：
W——铸造碳化钨颗粒的质量，g；
S——颗粒增强体的底面积即石墨模具的底面积，mm2；
h——颗粒增强体的高度即石墨模具的高度，mm
ρ——铸造碳化钨颗粒的密度，g/mm3
不经过压制，直接在高温下进行烧结；利用WC陶瓷颗粒自身的物理化学性质，碳化钨各相之间在高温下的反应和扩散，将陶瓷颗粒连接在一起，形成一种具有三维孔隙的海绵体结构，铸造时金属液通过铸渗作用，进入陶瓷颗粒增强体孔隙中与陶瓷颗粒形成复合材料，在铸件的工作面形成基体与复合材料共存的结构。利用本发明制备的复合耐磨材料陶瓷颗粒增强体制备的破碎机垂头如图1a、图1b所示。
实施例2：本实施例的烧结温度为1720℃，保温时间为37min：其它制备过程同实施例1。
实施例3：本实施例的烧结温度为1750℃，保温时间为35min：其它制备过程同实施例1。
实施例4：本实施例的烧结温度为1730℃，保温时间为38min：其它制备过程同实施例1。
实施例5：本实施例的烧结温度为1740℃，保温时间为36min：其它制备过程同实施例1。

Claims (4)

1.一种复合耐磨材料陶瓷颗粒增强体的制备方法，其特征在于：
1)将粒度为8-14目的铸造碳化钨颗粒，按所要求质量填充于石墨模具中，再连同石墨模具一起置于真空烧结炉中；
2)真空烧结炉的真空度为10-2Pa，在2小时内自室温升温至1700-1750℃保温35-40min，随炉冷却至室温后，抽芯、脱模得复合耐磨材料陶瓷颗粒增强体；
其中，铸造碳化钨颗粒的使用量根据下式计算：
W＝S·h·ρ
式中：
W——铸造碳化钨颗粒的质量，g；
S——颗粒增强体的底面积即石墨模具的底面积，mm2；
h——颗粒增强体的高度即石墨模具的高度，mm
ρ——铸造碳化钨颗粒的密度，g/mm3。
2.根据权利要求1所述的复合耐磨材料陶瓷颗粒增强体的制备方法，其特征在于：所说的铸造碳化钨颗粒为WC和W2C的共晶体，包含WC、W2C和WC1-X相，其中0＜X＜0.3，颗粒硬度为1800-2500Hv，密度约为16g/mm3。
3.根据权利要求1所述的复合耐磨材料陶瓷颗粒增强体的制备方法，其特征在于：所说的石墨模具采用块状、板状或蜂窝状结构。
4.根据权利要求1所述的复合耐磨材料陶瓷颗粒增强体的制备方法，其特征在于：所说的铸造碳化钨颗粒与石墨模具间铺垫一层厚度为0.4mm的石墨纸进行分隔。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102310596B (zh) * 2011-07-01 2014-07-09 广州有色金属研究院 陶瓷颗粒局部定位增强耐磨复合材料的制造方法
CN102416462B (zh) * 2011-11-25 2015-09-16 昆明理工大学 一种局部增强的金属基复合材料的制备方法
CN102581259B (zh) * 2012-02-21 2013-12-04 西安交通大学 陶瓷柱阵列增强金属基复合材料或部件制备方法
CN103104638B (zh) * 2012-10-17 2015-12-16 浙江天乐新材料科技有限公司 一种用于高速列车的金属/陶瓷复合材料制动盘
CN103302266A (zh) * 2013-06-03 2013-09-18 江苏蓝日超硬钢材料有限公司 一种自蔓延合成TiB2颗粒增强铜基表面复合材料的制备方法及一种复合铜铸件
CN103331429B (zh) * 2013-06-27 2015-04-15 重庆罗曼耐磨新材料股份有限公司 陶瓷金属复合预制体的制备方法
CN105728709B (zh) * 2016-03-15 2018-03-06 昆明理工大学 一种颗粒增强金属基复合材料的制备方法
CN106584959A (zh) * 2016-10-24 2017-04-26 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 一种高耐磨的铁铝层状复合材料及其制备方法
CN106978561B (zh) * 2017-04-10 2018-08-24 四川理工学院 一种呈柱状体搭接结构的预制体及利用该预制体制备局域化增强复合材料的方法
CN108160977A (zh) * 2017-11-30 2018-06-15 昆明理工大学 一种高锰钢基高耐磨低形变复合材料及其制备方法
CN110076322B (zh) * 2019-04-24 2022-04-26 宁国市开源电力耐磨材料有限公司 一种陶瓷增强钢基耐磨复合材料及其制备方法
CN110526727B (zh) * 2019-08-29 2022-01-04 航天材料及工艺研究所 一种陶瓷基复合材料结构及其制备方法
CN112958787A (zh) * 2021-02-04 2021-06-15 江苏威拉里新材料科技有限公司 一种3d打印机废料收集装置
CN114406258B (zh) * 2022-01-25 2024-04-30 华清平耐磨科技(苏州)有限公司 铝热还原反应粉末包覆的zta陶瓷颗粒及其制法和应用

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5000249A (en) * 1988-11-10 1991-03-19 Lanxide Technology Company, Lp Method of forming metal matrix composites by use of an immersion casting technique and product produced thereby
CA2266475A1 (fr) * 1996-10-01 1998-04-16 Hubert Francois Piece d'usure composite
CN1147373C (zh) * 2001-04-28 2004-04-28 西安交通大学 轧钢用导位板的制备方法
CN1562882A (zh) * 2004-04-14 2005-01-12 哈尔滨工业大学 C/w2b5复合材料的制备方法
CN101412095A (zh) * 2008-11-28 2009-04-22 西安建筑科技大学 一种复合耐磨导卫板的制备方法
CN101585081B (zh) * 2009-06-23 2011-06-01 西安交通大学 一种复合材料磨辊与磨盘及其负压铸造方法

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