CN106222487B - 一种耐磨衬套 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种耐磨衬套，选用不锈钢为基体材料，在所述基体的外表面设置有金属合金涂层，在所述金属合金涂层的外表面设置有形状记忆合金涂层。通过在金属合金中添加Dy，能够得到致密的涂层结构，适量的Dy的加入还能保证合金中的Cr均匀的分散，避免造成结构不均匀，进而影响使用寿命；陶瓷涂层的设置进一步能够提高衬套表面的硬度和耐腐蚀性能；为了加强衬套的耐疲劳性，在陶瓷涂层的外表面又设置了形状记忆合金涂层，随着衬套使用时间的延长，由于记忆合金本身具有良好的韧性，因而很大程度上可以提高材料的耐磨损性，和抵抗冲击的性能。

Description

一种耐磨衬套
技术领域
本发明涉及一种铁路运输车辆用部件，尤其涉及一种棚车用耐磨衬套。
背景技术
衬套作为一种起到衬垫作用的环套，在机械使用中具有重要的意义，使用衬套能够有效的防止部件损伤，在维修过程中不需要更换零部件，只需要更换衬套，能够很大程度上节省成本。奥贝衬套是采用球墨铸铁制备的衬套，主要应用于铁路运输车辆中，为了能够达到耐磨、防腐等多种效果，对奥贝衬套的制备材料、处理工艺、表面要求具有多种限制，造成其重量较大、耐磨性有待提高。因此，研究一种耐磨性优良的衬套材料具有重要的意义的。
有鉴于上述现有的衬套存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型耐磨衬套，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于，克服现有的衬套存在的缺陷，而提供一种新型耐磨衬套，提高衬套的耐磨性能，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的耐磨衬套，选用不锈钢为基体材料，在所述基体的外表面设置有金属合金涂层，在所述金属合金涂层的外表面设置有形状记忆合金涂层。
前述的耐磨衬套，所述金属合金涂层包括如下质量份的各组份，
10~20 Fe
40~70 Ni
1~5 Cr
5~20 Be
1~8 Si
1~8 Pt。
前述的耐磨衬套，所述金属合金涂层中还包括1~10 质量份的Dy。
前述的耐磨衬套，所述形状记忆合金涂层包括如下质量份的各组分，
20~55 Mn
10~50 Fe
1~15 Cr
1~15 Si
1~10 Co。
前述的耐磨衬套，所述形状记忆合金涂层中还包括有1~5质量份的碱金属元素，如钠或钾。
前述的耐磨衬套，在所述金属合金涂层与形状记忆合金涂层之间还设置有陶瓷涂层。
前述的耐磨衬套，所述陶瓷涂层为纳米碳化硅、纳米氧化钙、纳米氢氧化钙、纳米氢氧化钾其中的任意一种。
借由上述技术方案，本发明的耐磨衬套至少具有下列优点：
本发明的耐磨衬套选用不锈钢材料作为基体，本身就具有良好的硬度和强度，但是耐腐蚀性能较差，在基体表面通过热喷涂、自蔓延燃烧或者堆焊技术制备金属合金涂层，通过在金属合金中添加Dy，能够得到致密的涂层结构，适量的Dy的加入还能保证合金中的Cr均匀的分散，避免造成结构不均匀，进而影响使用寿命；陶瓷涂层的设置进一步能够提高衬套表面的硬度和耐腐蚀性能；为了加强衬套的耐疲劳性，在陶瓷涂层的外表面又设置了形状记忆合金涂层，碱金属元素的加入可以提高形状记忆合金的耐冲击性能；随着衬套使用时间的延长，由于记忆合金本身具有良好的韧性，因而很大程度上可以提高材料的耐磨损性，和抵抗冲击的性能，避免以外的碰撞对衬套造成的损坏，而达到了延长使用寿命的目的。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,对依据本发明提出的耐磨衬套其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
实施例1
本发明的耐磨衬套，选用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料作为基体材料，在基体的外表面设置有金属合金涂层，在金属合金涂层的外表面设置陶瓷涂层，在陶瓷涂层的外表面设置有形状记忆合金涂层。
其中金属合金涂层包括如下质量份的各组份，14 Fe，60Ni，4Cr，12Be，4Si，4Pt，2Dy。采用电弧喷涂技术设置在不锈钢基体的外表面。可以根据衬套的使用要求调节金属合金涂层中的不同配比，一方面可以控制材料的成本，另一方面根据要求达到不同的硬度要求。
陶瓷涂层选用纳米氧化钙陶瓷涂层，采用超音速火焰喷涂技术制备在金属合金涂层外表面。
形状记忆合金涂层包括如下质量份的各组分，35Mn，40Fe，12 Cr，3Si，6Co，4Na。通过堆焊技术设置在陶瓷涂层的外表面。不同的成分组成，造成形状记忆合金涂层具有不同的韧性和抗冲击性能。
实施例2
本发明的耐磨衬套，选用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料作为基体材料，在基体的外表面设置有金属合金涂层，在金属合金涂层的外表面设置陶瓷涂层，在陶瓷涂层的外表面设置有形状记忆合金涂层。
其中金属合金涂层包括如下质量份的各组份，15Fe，61Ni，2Cr，13Be，2Si，3Pt，4Dy。采用电弧喷涂技术设置在不锈钢基体的外表面。可以根据衬套的使用要求调节金属合金涂层中的不同配比，一方面可以控制材料的成本，另一方面根据要求达到不同的硬度要求。
陶瓷涂层选用纳米碳化硅陶瓷涂层，采用超音速火焰喷涂技术制备在金属合金涂层外表面。
形状记忆合金涂层包括如下质量份的各组分，30Mn，40Fe，10 Cr，8Si，7Co，5Na。通过堆焊技术设置在陶瓷涂层的外表面。不同的成分组成，造成形状记忆合金涂层具有不同的韧性和抗冲击性能。
实施例3
本发明的耐磨衬套，选用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料作为基体材料，在基体的外表面设置有金属合金涂层，在金属合金涂层的外表面设置陶瓷涂层，在陶瓷涂层的外表面设置有形状记忆合金涂层。
其中金属合金涂层包括如下质量份的各组份，11 Fe，55Ni，4Cr，10Be，5Si，6Pt，9Dy。采用电弧喷涂技术设置在不锈钢基体的外表面。可以根据衬套的使用要求调节金属合金涂层中的不同配比，一方面可以控制材料的成本，另一方面根据要求达到不同的硬度要求。
陶瓷涂层选用纳米碳化硅陶瓷涂层，采用超音速火焰喷涂技术制备在金属合金涂层外表面。
形状记忆合金涂层包括如下质量份的各组分，25Mn，50Fe，8Cr，7Si，9Co，1Na。通过堆焊技术设置在陶瓷涂层的外表面。不同的成分组成，造成形状记忆合金涂层具有不同的韧性和抗冲击性能。
各实施例制备的耐磨衬套性能指标如表1所示。
硬度为洛氏硬度，在衬套外表面随机选取五个点得到硬度值得平均数；孔隙率为随机选择10个点的平均空隙，耐磨性是取试样在圆盘磨耗仪上，以70r/min 速度转动1小时，称取质量，记录材料失重。
表1 性能指标
项目 实施例1 实施例2 实施例3
硬度HV 980 1200 1030
孔隙率% 0.73 0.66 0.89
耐磨性g 12 7 9
经过试验验证，可以看出，本发明制备的耐磨衬套具有良好的致密性，孔隙率均小于1，硬度较高，抗冲击性和耐磨性优良。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种耐磨衬套，其特征在于：选用不锈钢为基体材料，在所述基体的外表面设置有金属合金涂层，在所述金属合金涂层的外表面设置有形状记忆合金涂层；
所述金属合金涂层包括如下质量份的各组份，
10~20 Fe
40~70 Ni
1~5 Cr
5~20 Be
1~8 Si
1~8 Pt；
所述金属合金涂层中还包括1~10 质量份的Dy；
所述形状记忆合金涂层包括如下质量份的各组分，
20~55 Mn
10~50 Fe
1~15 Cr
1~15 Si
1~10 Co；
所述形状记忆合金涂层中还包括有1~5质量份的碱金属元素。
2.根据权利要求1所述的耐磨衬套，其特征在于：在所述金属合金涂层与形状记忆合金涂层之间还设置有陶瓷涂层。
3.根据权利要求2所述的耐磨衬套，其特征在于：所述陶瓷涂层为纳米碳化硅、纳米氧化钙、纳米氢氧化钙、纳米氢氧化钾其中的任意一种。
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