CN104837583A - 制造hip凝固部件的方法及包含耐磨层的hip部件 - Google Patents

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Abstract

一种制造耐磨部件的方法，包括如下步骤：提供限定所述部件的形状的至少一部分的模子；提供包含30-70vol％的碳化钨粉末和70-30vol％的镍基合金粉末的粉末混合物，其中镍基合金按重量％计由以下组成：C:0-1.0；Cr:0-14.0；Si:2.5-4.5；B:1.25-3.0；Fe:1.0-4.5；平衡量的Ni和不可避免的杂质；并且其中碳化钨粉末具有105-250μm的颗粒尺寸且镍基合金粉末具有32μm的最大颗粒尺寸；用所述粉末混合物填充所述模子的至少一部分；使所述模子在预定的温度、预定的等静压力下经受预定的时间的热等静压，使得镍基合金的颗粒彼此冶金结合。

Description

制造HIP凝固部件的方法及包含耐磨层的HIP部件
技术领域
本发明涉及一种制造根据权利要求1的前序部分的HIP凝固部件的方法。本发明还涉及一种根据权利要求10的前序部分的HIP凝固部件。本发明还涉及一种根据权利要求15的用于制造HIP凝固部件的粉末混合物。
背景技术
经受磨损的部件，比如在开采应用中的耐磨部件，通常设置有耐磨材料层。在某些情形中，整个部件可以由耐磨材料制造。
等离子体转移弧焊接(PTAW)是用于在产品上制造耐磨涂层的常规方法。在PTAW中，硬质碳化钨颗粒和韧性(ductile)金属粉末的粉末混合物被通过喷嘴供应到等离子体中，在等离子体中，粉末熔化，使得固体碳化钨颗粒悬浮在熔融的金属粉末中。熔化的粉末被转移到钢制部件的表面上，在此处，熔化的粉末凝固成包括处在较韧性金属粘结剂相的基体中的硬质碳化钨颗粒的耐磨层。在耐磨层中，硬质相和韧性相以及其分布的体积比对于耐磨层的性能和总体寿命是非常重要的。
然而，通过PTAW施加的耐磨层具有很多缺陷。例如，在凝固由PTAW施加的耐磨层期间，合金元素在熔融的金属基体中分离并使比如硼化物和碳化物的夹杂物快速生长成大块或细长的针状形状。随着夹杂物生长，它们相互连接并形成在相邻的碳化钨颗粒之间的韧性金属相中的脆性网，因而降低耐磨层的韧性。图9显示了常规的PTAW施加的材料的一部分的SEM图像。在该图像中，相互连接的针状和块状硼化物和碳化钨的网在大的白色钨颗粒之间的基体中是可见的。
而且，由于碳化钨和粘结剂相的金属合金之间的密度差，碳化钨趋向于朝向所施加的耐磨层的底部下沉。这造成耐磨层的表面区域中硬质颗粒的较低密度，因此降低耐磨层的硬度。图8显示了常规PTAW施加的材料的一部分，其中表面区域具有很少碳化钨。
进一步难以利用PTAW制造较厚的耐磨层，这是因为热应力在凝固期间在层中产生。而且，难以使用PTAW将耐磨层施加到复杂形状的部件。
因此，本发明的目的是解决上述问题中的至少一个。具体地，本发明的目的是实现一种允许制造具有改进的耐磨性的部件的方法。本发明的另外的目的是实现一种具有高耐磨性的部件。本发明的又一目的是提供一种允许制造具有高耐磨性的部件的粉末混合物。
发明内容
根据本发明的第一方面，上述目的中的至少一个通过一种制造耐磨部件的方法来实现，该方法包括如下步骤：
-提供限定所述部件的形状的至少一部分的模子；
-提供第一粉末，其中所述第一粉末是包含30-70vol％的碳化钨粉末和70-30vol％的镍基合金粉末的粉末混合物，其中镍基合金按重量％计由以下组成：
C:0-1.0；Cr:0-14.0；Si:2.5-4.5；B:1.25-3.0；Fe:1.0-4.5；平衡量的Ni和不可避免的杂质；并且其中碳化钨粉末具有105-250μm的颗粒尺寸且镍基合金粉末具有32μm的最大颗粒尺寸；
-用所述粉末混合物填充所述模子的至少一部分；
-使所述模子在预定的温度、预定的等静压力下经受预定的时间的热等静压(HIP)，使得镍基合金的颗粒彼此冶金结合。
本发明方法的主要优点是：整个HIP过程在低于镍基合金的熔点的温度下执行，使得镍基合金颗粒扩散结合到彼此。在HIP期间，在镍基合金基体中析出硼化物和碳化物。硼化物和氮化物析出物的生长率还有形状受合金元素穿过固体基体的扩散率限制。在基体中析出的硼化物和碳化物因此是小的，典型地具有5至10μm的颗粒尺寸且以单个离散颗粒的形式分布在韧性基体材料中。
在由本发明方法制造的HIP部件中，这是有利的，因为小的且离散分布的硼化物和碳化物析出物在不造成过量脆性的情况下加强韧性镍基合金基体。该机制防止基体的所谓的“洗出(wash-out)”且由此增加部件的耐磨性。
关于在本发明方法中使用的粉末混合物，重要的是，镍基合金颗粒的平均尺寸与碳化钨颗粒的平均尺寸相比较小。这具有如下效果：粉末混合物可以以基本上所有碳化钨颗粒分别单独地嵌入在镍基合金颗粒中且均匀地分布在粉末混合物中的方式进行共混和处理。或者，换句话说，使得基本上每一个钨颗粒完全地被镍基合金颗粒包围。“基本上所有”意味着仅碳化钨颗粒的非常小的部分彼此接触。术语“均匀地”意味着相邻的钨颗粒之间的距离在整个粉末混合物体积中近似恒定。
在由本发明方法制造的HIP部件中，在镍基合金基体中离散的、没有相互连接的颗粒的均质分布将在整个部件中产生均匀的硬度且因此产生高的耐磨性。
附图说明
图1是显示了用于制造HIP凝固部件的本发明方法的步骤的流程图。
图2a和图2b是在用于制造HIP凝固部件的本发明方法中使用的模子的示意图。
图3a和图3b是将本发明的镍基合金粉末与常规粉末比较的示意图。
图4是本发明部件的样品的15X放大的SEM图片。
图5是本发明部件的样品的200X放大的SEM图片。
图6是本发明部件的样品的800X放大的SEM图片。
图7是本发明部件的样品的200K X放大的SEM图片。
图8是根据现有技术的PTAW施加的材料的一部分的图片。
图9是根据现有技术的PTAW施加的材料的一部分的SEM图像。
图10是根据本发明的优选实施例的部件的示意图。
图11a-d是示出根据本发明的第一替代方式的用于制造部件的步骤的示意图。
图12a-c是示出根据本发明的第二替代方式的用于制造部件的步骤的示意图。
具体实施方式
图1示意性地显示了本发明的步骤。
在第一步骤中，提供模子10。模子10，也称为模具或膜盒，在图2a中以侧视图显示出来并且其限定最终部件的形状或轮廓的至少一部分。模子10典型地由钢片制造，比如焊接在一起的碳钢片。模子可以具有任何形状。在图2a中，模子限定柱体的外形且具有圆形底板11、周向外壁12和通过在模子填充之后焊接而密封到外壁12的盖13。模子10还可以限定最终部件的一部分。在该情形下，模子10被焊接到预制造的部件15，例如锻造的或铸造的部件。模子10从而设计成使得模子的壁中的一个壁由预制造的部件15的表面构成，参见图2b。这具有预制造的部件可以设置有耐磨材料层的优点。
在第二步骤中，提供粉末混合物。根据本发明，粉末混合物由碳化钨颗粒和镍基合金粉末组成。碳化钨颗粒可以是WC或W2C或者WC和W2C的混合物。碳化钨颗粒可以是球形或多面形状。钨颗粒的尺寸，即，筛分粒度是105-250μm。这应被理解成粉末混合物包括在105μm直到250μm之间的不同尺寸的钨颗粒的混合物。根据变体形式，钨颗粒的筛分粒度是150-200μm。在最终HIP部件中，非常硬的钨颗粒提供耐磨性。
镍基合金的粉末构成最终凝固部件中的韧性相。镍基合金的粉末具有按重量％(wt％)计的以下组分：C:0-1.0；Cr:0-14.0；Si:2.5-4.5；B:1.25-3.0；Fe:1.0-4.5；平衡量的Ni和不可避免的杂质。镍基合金是坚固的且韧性的并且因此非常适合作为耐磨应用中的基体材料。
碳与铬和铁一起形成小的富含金属碳化物，例如，在韧性镍基合金基体中析出的M23C6和M7C3。所析出的碳化物通过阻止位错传播而加强基体。优选地，镍基合金粉末包括至少0.25wt％的碳，以便确保富含金属碳化物的充分析出。然而，太多的碳可能导致减小基体的韧性的石墨的析出且因此应限制到1.0wt％。例如，碳的量是0.25-0.35或0.5-0.75wt％。认为碳可以促进碳化钨的溶解，并且在某些应用中，碳因此应是在基体中为0wt％。
铬对于耐腐蚀性是重要的且确保富含铬的碳化物和富含铬的硼化物的析出。铬因此优选地以至少5wt％的量包括在镍基合金基体中。然而，铬是强的碳化物形成体且因此高的铬量可导致碳化钨颗粒的增加的溶解。铬因此应限制到14wt％。例如，铬的量是5.0-9.5wt％或者11-14wt％。在某些应用中，希望完全避免碳化钨颗粒的溶解。在该情形中，铬的含量在镍基合金基体中可以是0wt％。
硅在镍基合金粉末的制造工艺中使用且因此可以在镍基合金基体中存在，典型地以至少0.5wt％的量，例如2.5-3.25wt％或4.0-4.5wt％。硅可以对M6C类型的富含钨的碳化物具有稳定作用，并且因此硅的含量应限制到4.5wt％。
硼形成富含铬和铁的硼化物，其有助于镍基合金基体的析出硬化。硼应以至少1.25wt％的量存在，以实现重要的析出硬化效果。然而，硼在镍(其构成基体中的主要元素)中的溶解性是有限的且因此硼的量应不超过3.0wt％。例如，硼的量是1.25-1.8wt％或者2.0-2.5wt％或者2.5-3.0wt％。
铁通常包括在制造镍基合金粉末产生的废金属中。当形成硼化物和碳化物时，铁对镍基合金基体的强度具有积极的效果。至少1％的铁因此应存在于镍基合金粉末中。然而，高的铁量导致碳化钨颗粒的溶解且因此应限制到4.5wt％。例如，铁以1.0-2.5wt％或3.0-4.5wt％的量存在。
镍构成镍基合金的平衡量部分。镍适合作为基体材料，因为其是非常韧性的金属并且也因为碳在镍中的溶解度是低的。碳的低的溶解度是基体材料中的重要特性，以便避免钨颗粒的溶解。镍相比另一常规基体材料的钴是更便宜的。
镍基合金的合适的组分的示例是：
C:0.1；Si:2.3；B:1.25；Fe 1.25；平衡量的Ni和不可避免的杂质。
C:0.1；Si:2.3；B:1.75；Fe 1.25；平衡量的Ni和不可避免的杂质。
C:0.1；Si:3.2；B:1.25；Fe 1.25；平衡量的Ni和不可避免的杂质。
C:0.25；Cr:5.0；Si:3.25；B:1.25；Fe:1.0；平衡量的Ni和不可避免的杂质。
C:0.35；Cr:8.5；Si:2.5；B:1.25；Fe:1.0；平衡量的Ni和不可避免的杂质。
C:0.35；Cr:9.5；Si:3.0；B:2.0；Fe:3.0；平衡量的Ni和不可避免的杂质。
C:0.5；Cr:11.5；Si:4.0；B:2.5；Fe:3.0；平衡量的Ni和不可避免的杂质。
C:0.75；Cr:14.0；Si:4.0；B:2.0；Fe:4.5；平衡量的Ni和不可避免的杂质。
镍基合金颗粒具有基本上球形的形状，替代地是，具有变形的球形形状。
镍基合金颗粒的尺寸≤32μm。该尺寸可以利用激光衍射来确定，即：当激光束穿过在空气中或在液体中的颗粒的分散物时产生的衍射光的“光晕”的分析。最大尺寸被选择成32μm，以便确保合金颗粒完全地包围较大的碳化钨颗粒中的每一个。根据替代方式，镍基合金颗粒的最大尺寸为30μm、28μm、26μm、24μm或22μm。
在本发明的粉末中的合金颗粒的尺寸的重要性在下面参考图3a和图3b来解释。图3a显示了本发明的粉末混合物的样品1，其中合金颗粒3具有32μm的尺寸。图3b示意性地显示了具有大的合金颗粒3(例如125μm)的常规粉末混合物的样品2。碳化钨颗粒4的尺寸在样品1和2中是相同的，例如125μm。样品1和2也具有相同的体积V。
因为在本发明的样品1中的合金颗粒3基本上小于样品2中的合金颗粒3，所以在两个样品1和2的体积V相同的条件下，在样品1中存在的合金颗粒比在样品2中存在的合金颗粒更多。
因此，如在图3a中看到的，在本发明的样品1中存在足够的合金颗粒3以包围大的碳化钨颗粒4。在图3b中显示的比较样品2中，合金颗粒3是较大的且因此样品体积V不包含足够的合金颗粒3来完全地包围碳化钨颗粒4。
镍基合金颗粒存在于粉末混合物中，在从32μm的最大尺寸向下直到微米粒度级的颗粒尺寸的宽范围内。
当镍基合金颗粒的很大部分具有非常小的尺寸时，粉末混合物趋向于结块并且变得难以将粉末混合物混合到所有碳化钨颗粒完全地嵌入在镍基合金粉末颗粒中的程度。结块也引起粉末混合物的流动性的问题。
因此，镍基合金颗粒应被选择成使得镍基合金颗粒的d50是6-20μm，更优选地10-15μm。镍基合金粉末中的颗粒的尺寸是近似地正态分布的。术语“d50”从而意味着颗粒的50％具有小于在6-20μm范围，更优选地在10-15μm范围内的特定值的尺寸。例如，在镍基合金粉末中，D50可以是20μm、19μm、18μm、17μm、16μm、15μm、14μm、13μm、12μm、11μm、10μm。
碳化钨颗粒的粉末以碳化钨粉末和余量镍基合金粉末的30-70％的比与镍基合金颗粒粉末混合。
在本发明的粉末混合物中的碳化钨颗粒和镍基合金粉末之间的确切体积比由在凝固部件指定用于的应用中的磨损条件来决定。然而，关于碳化钨粉末，最小可接受的量是30vol％，以便实现明显的耐磨性。碳化钨粉末的量不应超过70vol％，因为HIP部件于是可以变得太脆。进一步难以将超过70vol％的量的碳化钨粉末与镍基合金颗粒共混或混合到基本上所有碳化钨颗粒完全地嵌入镍基合金粉末中的程度。
例如，体积比可以是40vol％碳化钨粉末和60vol％镍基合金粉末，或者50vol％碳化钨粉末和50vol％镍基合金粉末，或者45vol％碳化钨粉末和55vol％镍基合金粉末。
在第三步骤中，将碳化钨粉末和镍基合金粉末共混成粉末混合物。共混优选地在V型混合器中执行。共混步骤确保碳化钨颗粒在本发明的粉末混合物的体积中均匀地分布且基本上所有的碳化钨颗粒分别单独地嵌入镍基合金粉末中。
在第四步骤中，粉末混合物被倒入限定部件的形状的模子10内。模子随后被密封，例如通过将盖13焊接到周向壁12上。在密封模子10之前，可将真空施加到粉末混合物，例如通过使用真空泵。真空从粉末混合物去除空气。从粉末混合物去除空气是重要的，因为空气包含对基体的韧性具有负面作用的氩。
在第五步骤中，使已填充的模子经受在预定温度、预定等静压力下经受热等静压(HIP)持续预定的时间，使得镍基合金颗粒彼此冶金结合。模子从而被放置在可加热的压力室中，通常称为热等静压室(HIP室)。
加热室利用气体比如氩气加压到超过500巴的等静压力。通常，等静压力是900-1200巴。加热室被加热到低于镍基合金粉末的熔点的温度。温度越靠近熔点，形成熔化相和脆性碳化物和硼化物网的不想要的条纹的危险越高。因而，温度应在HIP期间在炉中是尽可能低的。然而，在低温下，扩散过程减慢并且材料将包含残余孔隙且颗粒之间的冶金结合变弱。因此，温度是900-1150℃，优选地1000-1150℃。模子在预定的压力和预定的温度下保持在加热室中预定的时间段。在HIPP期间在粉末颗粒之间发生的扩散过程是随时间变化的，因此长的时间是优选的。优选地，模子应被HIP处理0.5-3小时的时间段，优选地1-2小时，最优选地1小时。
在HIP期间，镍基合金粉末的颗粒塑性地变形并通过各种扩散过程彼此冶金地结合并且冶金结合钨颗粒，从而形成了扩散结合的镍基合金颗粒的致密的粘合的物品。在冶金结合中，金属表面以没有诸如氧化物、夹杂物或其它污染物的缺陷的交界面完美地结合在一起。
在HIP之后，模子被从凝固部件剥离。替代地，模子可以留在部件上。
可以取得HIP部件的样品，并且对样品的表面进行刻蚀并在SEM(扫描电子显微镜)中确定颗粒扩散结合到彼此。
根据本发明的优选实施例，部件是用于锤磨机的冲击锤。锤磨机在现有技术中是已知的且因此将仅简要地描述。通常，锤磨机包括滚筒，待破碎材料比如岩石或矿石被引入滚筒内。在滚筒中，轴能够旋转地布置，并且在可旋转的轴上布置冲击锤。当轴旋转时，冲击锤围绕轴摆动并冲击被破碎的矿石。
图11示意性地显示了根据本发明的冲击锤100。冲击锤由柄部110和锤头120组成。柄部的第一端111延伸到锤头120中。柄部的另一、第二端112包括用于将冲击锤以可旋转的方式附接到锤磨机(图11中未显示)中的轴的通孔130。锤头120具有矩形平行六面体形状，包括背离柄部110的顶表面121和四个侧表面(在图11中仅两个表面122和123是可见的)。锤头120进一步具有下表面(在图11中不可见)，柄部110从该下表面延伸。明显的是，锤头可具有不同于平行六面体的其它形状。例如，锤头可以具有多面不规则形状或圆形形状。
根据本发明，锤头120的外表面的至少一部分包括HIP耐磨层140，其包括具有105-250μm颗粒尺寸的碳化钨颗粒和由镍基合金的扩散结合的颗粒构成的基体，其中镍基合金由C:0-1.0；Cr:0-14.0；Si:2.5-4.5；B:1.25-3.0；Fe:1.0-4.5；平衡量的Ni和不可避免的杂质组成并且其中镍基合金的扩散结合的颗粒的颗粒尺寸<32μm。典型地，耐磨层140具有5-50mm，优选地15-25mm的厚度。
HIP耐磨层140至少构成锤头的顶表面121。耐磨层140还可构成锤头的一个、多个或全部侧表面。优选地，HIP耐磨层140构成顶表面121和在锤磨机轴的旋转方向上指向的侧表面，比如侧表面122和相反的侧表面(其在图11中未显示)。
柄部和锤头的其余部分典型地由钢或铸铁比如白铸铁构成。铁素体钢合金，比如普通结构钢或可商购的钢410L尤其是优选的。这是因为铁素体钢合金的低热膨胀系数(CTE)在冲击锤的制造期间在从HIP温度冷却之后导致耐磨层中最小的应力。其它合适的钢材料是高速钢或工具钢(例如)。
耐磨层通过HIP施加于本发明的冲击锤上。图11a-11d示意性地显示了根据第一替代形式的制造本发明的冲击锤的步骤。
在第一步骤中，例如，通过锻造或铸造或粉末冶金提供预制造的芯部128。预制造的锤芯部128由柄部110和锤头芯部129组成。锤头芯部129的尺寸等于最终锤头减去耐磨层140的尺寸。
在第二步骤中，提供模子10。模子10限定最终锤头的形状的至少一部分，即，锤头的包括耐磨层的部分。然而，当然可能的是，模子10限定整个锤头或整个冲击锤。模子由焊接在一起的钢片制造。
模子10和预制造的芯部128相对于彼此布置，使得模子10封闭锤头芯部129的耐磨层将被施加到的部分，参见图11a。在图11a中，模子10封闭锤头芯部的侧部121和122。由于锤芯部和模子之间的尺寸差，在锤头芯部129和模子10之间获得了间隔。间隔d限定最终冲击锤上的耐磨层的厚度尺寸。锤头和模子之间的间隔d因此是5-50mm，优选地15-25mm。
在随后的步骤中，参见图11b，用本发明的粉末混合物20填充模子10。模子可以在模子相对于锤头芯部布置之前或之后用粉末填充。在一些情形中，可能也需要先将一些粉末填充到模子中，然后将锤芯部布置在模子中并随后用粉末填充模子的其余部分。
在填充之后，参见图11c，模子被气密密封。这可以通过将模子焊接到锤头芯部或也通过将罩盖13焊接在模子中的任何开口上来实现。在此之前，可以通过抽真空(未显示)来从模子去除空气。
随后，使模子和锤芯部在预定的温度、预定的等静压力下经受预定的时间的HIP，使得颗粒和本发明的粉末混合物彼此冶金结合且结合到锤头芯部，并在锤芯部上形成致密的且粘合的耐磨层。
在最后的步骤中，模子10被去除，例如通过喷砂处理或酸洗且使耐磨层露出(参见图11d)。还可以将模子10留在最终的冲击锤上。
根据本发明的第二替代形式，整个冲击锤由粉末制造。图12a-12c示意性地显示了根据本发明的第二替代形式的制造冲击锤的方法的步骤。
在第一步骤中，参见图12a，制造限定整个冲击锤的形状的模子10。模子10的由虚线表示的第一部分40限定耐磨层的形状。模子10的第二部分50限定冲击锤的其余部分，即冲击锤的芯部。
此后，用粉末填充模子10。模子的第一部分40用本发明的粉末混合物20来填充，并且模子的第二部分50用第二粉末30来填充。第二粉末是金属粉末，比如钢粉末或铸铁粉末。如之前描述的，第二粉末30优选地是铁素体钢合金粉末，比如410L。通常，第二粉末具有<500μm，优选地10-500μm的颗粒尺寸。明显的是，本发明的粉末混合物和第二粉末可以以任何次序引入模子内，以确保模子被正确地填充。两种粉末也可以同时地或交替地引入。图12b显示了已填充的模子10。
随后，模子被抽真空、密封和在预定的温度、预定的等静压力下经受预定的时间的HIP，使得第一粉末和第二粉末的颗粒彼此冶金结合并形成具有耐磨涂层的致密的且粘合的冲击锤。
在上面，已经参考冲击锤详细描述了本发明的部件和制造该部件的方法。然而，也可以为其它部件提供上述的耐磨层。这样的部件的实例是双辊式破碎机齿(Double Roll Crusher Tooth)、用于二级破碎机和/或三级破碎机的破碎机齿、用于破碎机的耐磨段或耐磨板以及在浆料处理系统中的部件，比如管子弯头的叶轮。当然，组合上述方法也是可行的。
实施例
在下面将参考非限制性实施例描述本发明。
首先，准备本发明的粉末混合物的测试样品。
测试样品包含50vol％WC粉末和50vol％镍基合金粉末的粉末，具有按重量％计的下面组分：C:0.75；Cr:14.0；Si:4.0；B:2.0；Fe:4.5；平衡量的Ni。WC粉末具有105-250μm的尺寸且镍基合金粉末具有32μm的最大尺寸，90％的粉末质量小于22μm且50％小于13μm(即，d50为13μm)。
WC粉末和镍基合金粉末在V型混合机中混合到均质共混物。此后，由钢片制造的模具被填充粉末混合物且放置在可加热的压力室，即热等静压室(HIP室)中。
加热室被用氩气加压到等静压力1000巴。该室被加热到1100℃的温度且样品被保持在该温度下2小时。
在HIP之后，模具被从样品剥离且样品经受磨损测试。
使样品经受标准的“干砂橡胶轮测试”以确定耐磨料磨损性。在干砂橡胶轮测试之前和之后且在样品的密度的帮助下，称重样品，每一个样品的体积损失作为磨损的度量而被确定。
本发明的样品的体积损失被确定为6.1mm3。
这被认为是在磨料条件下非常低的体积损失且因此证明本发明的材料具有非常高的耐磨性。
作为比较，常规的PTAW施加的耐磨涂层的标准“干砂橡胶轮测试”已经显示处在11-16mm3的量级的体积损失。
本发明的样品也在各种放大倍数下在Carl Zeiss SEM中进行研究。
图4显示了样品的SEM图像。从图2清楚的是，大的圆形碳化钨颗粒3均匀地分布在凝固部件的横截面内，并且基本上每一个单个碳化钨颗粒单独地由镍基合金基体包围。
图5显示了在200X放大倍数下图4中的图像的一部分。在该图像中，清楚的是，碳化钨颗粒4以离散的单独的颗粒的形式而存在于周围的金属镍基合金基体3中。
图6是在800X放大倍数下图4中的图像的一部分。在图像中向右是可见的两个圆形碳化钨颗粒4的一部分。紧挨着碳化钨颗粒的是富含金属的碳化物的区域。富含金属的碳化物已经被形成，这在于，圆形碳化钨已经溶解，并且由此释放的碳已经与金属元素比如在基体中的铬和铁反应。环绕的区域显示了黑色镍基合金基体3的一部分，在该部分中，小的且明亮的区域是可见的。这些是在样品的HIP期间已经在合金基体中析出的碳化物和硼化物的析出物。
图7显示了在2.00K X放大倍数下图6的环绕的部分。在该放大倍率下，在图5的环绕的区域中的析出物是清晰可见的。从该图像可以得出，析出物具有约6-10μm的尺寸且以离散的颗粒的形式分散在基体中，而基本上没有彼此接触。圆形的黑点6被认为是样品制备以及小的非金属夹杂物的结果。

Claims (15)

1.一种制造耐磨部件(100)的方法，包括步骤：
提供限定所述部件的形状的至少一部分的模子(10)；
提供第一粉末(20)，其中所述第一粉末是包含30-70vol％的碳化钨粉末和70-30vol％的镍基合金粉末的粉末混合物，其中所述镍基合金按重量％计由以下组成：
C:0-1.0；Cr:0-14.0；Si:2.5-4.5；B:1.25-3.0；Fe:1.0-4.5；平衡量的Ni和不可避免的杂质；并且其中碳化钨粉末具有105-250μm的颗粒尺寸且所述镍基合金粉末具有32μm的最大颗粒尺寸；
用所述第一粉末混合物填充所述模子的至少一部分；
使所述模子在预定的温度、预定的等静压力下经受预定的时间的热等静压(HIP)，使得所述镍基合金的颗粒彼此冶金结合。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述镍基合金粉末具有22μm的最大颗粒尺寸。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述镍基合金粉末中的颗粒的尺寸分布的D50为6-20μm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述镍基合金包含0.25-1.0wt％的碳。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述镍基合金包含5-14wt％的铬。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中镍基合金按重量％计由以下组成：C:0.5-0.75、Cr:11-14、Si:4.0-4.5、B:2.0-2.5、Fe:3.0-4.5、平衡量的镍和不可避免的杂质。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述部件(100)包括预制造的芯部(128)和在所述预制造的芯部(128)的至少一部分上延伸的耐磨层(140)，所述方法包括以下步骤：
提供预制造的芯部(128)；
将所述预制造的芯部(128)相对于所述模子(10)布置，使得所述模子(10)包围将设置耐磨层(140)的所述预制造的芯部(128)的至少一部分(121、122)；
其中所述模子(10)填充有所述第一粉末(20)，使得至少将设置耐磨层(140)的所述预制造的芯部(128)的所述部分(121、122)被所述第一粉末(20)覆盖；
使所述模子(10)、所述部件的芯部(128)和所述第一粉末(20)在预定的温度、预定的等静压力下经受预定的时间的热等静压(HIP)，使得所述第一粉末的颗粒冶金地结合到所述预制造的芯部。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述部件包括芯部(128)和在所述芯部(128)的至少一部分上延伸的耐磨层(140)；
其中所述模子(10)的第一部分(40)限定所述耐磨层(140)的形状，并且所述模子(10)的第二部分(50)限定所述芯部(128)的形状；
所述方法包括以下步骤：
用所述第一粉末(20)填充所述模子(10)的所述第一部分(40)；
用第二粉末(30)填充所述模子(10)的所述第二部分(50)；
使所述模子(10)在预定的温度、预定的等静压力下经受预定的时间的热等静压(HIP)，使得所述第一粉末和所述第二粉末(20、30)的颗粒彼此冶金地结合。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第二粉末(30)是金属粉末，优选地是钢粉末或铸铁粉末，更优选地是铁素体钢粉末。
10.一种HIP耐磨部件(100)，包括具有105-250μm的颗粒尺寸的碳化钨颗粒(4)和由镍基合金的扩散结合的颗粒(4)组成的基体，其中所述镍基合金(按重量％计)由C:0-1.0；Cr:0-14.0；Si:2.5-4.5；B:1.25-3.0；Fe:1.0-4.5；平衡量的Ni和不可避免的杂质组成，并且其中所述镍基合金的扩散结合的颗粒(3)的颗粒尺寸<＝32μm。
11.根据权利要求10所述的HIP耐磨部件(100)，其中碳化钨颗粒(4)以离散的没有相互连接的颗粒的形式而分布于由镍基合金构成的所述基体(3)中。
12.根据权利要求10或11所述的HIP耐磨部件(100)，其中由镍基合金的所述基体(3)包括硼化物和碳化物的析出颗粒(5)，其中所述硼化物和碳化物的颗粒(5)以离散的单独的颗粒的形式而分散于所述基体(3)中，并且所述硼化物和碳化物的颗粒的尺寸是5-10μm。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的HIP耐磨部件(100)，其中所述析出颗粒(5)是富含铁和/或铬的硼化物以及富含铁和/或铬的碳化物。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的HIP耐磨部件(100)，其中所述部件(100)是冲击锤；或者是双辊式破碎机齿；或者是用于二级和三级破碎机的破碎机齿；或者是用于破碎机的耐磨段；或者是用于破碎机的耐磨板；或者是用于浆料处理系统的部件，其中所述部件(100)包括HIP耐磨层(140)，其中所述耐磨层(140)包括具有105-250μm的颗粒尺寸的碳化钨颗粒(4)和由镍基合金的扩散结合的颗粒(4)构成的基体，其中所述镍基合金由C:0-1.0；Cr:0-14.0；Si:2.5-4.5；B:1.25-3.0；Fe:1.0-4.5；平衡量的Ni和不可避免的杂质组成，并且其中所述镍基合金的扩散结合的颗粒(3)的颗粒尺寸<32μm。
15.一种用于制造耐磨部件的粉末混合物，包括：30-70vol％的碳化钨粉末和70-30vol％的镍基合金粉末，其中所述镍基合金按重量％计由以下组成：C:0-1.0；Cr:0-14.0；Si:2.5-4.5；B:1.25-3.0；Fe:1.0-4.5；平衡量的Ni和不可避免的杂质；并且碳化钨粉末具有105-250μm的颗粒尺寸，并且所述镍基合金粉末具有32μm的最大颗粒尺寸。
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