CN112066380A - 表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片及其制备 - Google Patents
表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片及其制备 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于表面工程技术领域，涉及一种表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片，该炉排片包括炉排片基体、包覆于炉排片普通磨蚀区表面的非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层和包覆于炉排片高磨蚀区表面的高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层。该炉排片具有优良的高温耐磨蚀性能，可满足垃圾焚烧炉中恶劣的服役条件，具有较长的服役周期。本发明还提供了上述垃圾焚烧炉炉排片的制造方法，该方法工艺简单，成本低廉，可在垃圾焚烧炉炉排片的铸造成形过程中同时生成金属陶瓷涂层，具有节约能源、快速高效等优点。
Description
技术领域
本发明属于表面工程技术领域，涉及一种表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片及其制备方法。
背景技术
垃圾焚烧炉炉排片在炉内的高温、腐蚀性气体和摩擦磨损条件下推送燃烧着的垃圾，与垃圾接触的表面磨蚀严重。国产化垃圾焚烧炉炉排片使用寿命短(7-10个月)，影响焚烧炉的长周期稳定使用，迫切需要通过设计、材料、工艺等方面的改进，提高炉排片的服役周期。
发明内容
本发明目的之一在于克服上述不足，提供一种表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片，该炉排片的表面的涂层具有优良的高温耐磨蚀性能，可满足垃圾焚烧炉中恶劣的服役条件，提高了炉排片的服役周期。
本发明目的之二在于提供一种上述垃圾焚烧炉炉排片的制造方法，该方法工艺简单，成本低廉，可在垃圾焚烧炉炉排片的铸造成形过程中同时生成金属陶瓷涂层，具有节约能源、快速高效等优点。
为此，本发明第一方面提供了一种表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片，其包括炉排片基体、包覆于炉排片普通磨蚀区表面的非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层和包覆于炉排片高磨蚀区表面的高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层。
根据本发明，所述非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层与炉排片基体表面为冶金结合；所述高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层与炉排片基体表面为冶金结合。
在本发明的一些具体的实施例中，所述炉排片高磨蚀区位于炉排片前部弯曲部分，所述炉排片普通磨蚀区位于炉排片平板部分。
在本发明的另一些具体的实施例中，所述非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层的厚度为1-2±0.2mm；所述高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层的厚度为1-2±0.2mm。
本发明中，所述炉排片材质为1Cr18Ni9Ti。
本发明第二方面提供了如本发明第一方面所述的表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片的制备方法，其包括：
步骤B，将TiCNiMo自蔓延混合粉料与水玻璃混合，形成TiCNiMo自蔓延预置涂层材料；
步骤C，将TiCNiMo自蔓延预置涂层材料均匀地涂覆在炉排片成形用的液态模锻模具的对应于炉排片普通磨蚀区的内表面，干燥后，形成TiCNiMo自蔓延预置涂层；
步骤D，将TiCNiMo自蔓延混合粉料冷压成TiCNiMo压片；
步骤E，用水玻璃将TiCNiMo压片粘接在炉排片液态模锻模具内表面的对应于炉排片高磨蚀区的部位；
步骤F，按常规液态模锻工艺往模具中浇注钢水，钢水与TiCNiMo自蔓延预置涂层接触引发自蔓延反应，因高温使钢水与涂层焊合在一起，然后在浇注冒口处迅速加压，并保压3-5分钟，冷却后，获得在普通磨蚀区表面包覆有非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层，且在高磨蚀区表面包覆有高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层的炉排片。
在本发明的一些实施例中，所述TiCNiMo自蔓延预置涂层的厚度为2-3±0.2mm。
在本发明的一些实施例中，所述TiCNiMo压片的厚度为1-2±0.2mm。
在本发明的一些实施例中，在步骤F中，所述保压的时间为3-5分钟。
在本发明的一些实施例中，所述TiCNiMo压片的密度为其相应的混合粉末理论密度的60％-80％。
根据本发明方法，所述TiCNiMo自蔓延混合粉料制备方法包括还步骤A：将C粉末、Ti粉末、Ni粉末和Mo粉末混合后进行球磨细化后，制成TiCNiMo自蔓延混合粉料。
在本发明的一些实施例中，在TiCNiMo自蔓延混合粉料中，所述C粉末与Ti粉末的原子比为1∶1，所述Ni粉末的用量为C粉末和Ti粉末总重量的5wt％，所述Mo粉末的用量为C粉末和Ti粉末总重量的5wt％。
在本发明的一些实施例中，在所述TiCNiMo自蔓延预置涂层材料中，水玻璃的用量为TiCNiMo总重量的15wt％-20wt％。
本发明的有益效果是：
本发明将按自蔓延反应原理配制的TiCNiMo自蔓延粉末材料与水玻璃混合均匀涂在液态模锻模具内对应于炉排片普通磨蚀区的内表面，同时，将混合均匀的TiCNiMo自蔓延粉末材料冷压成片状，再用水玻璃粘接在模具内严重磨蚀区的内表面，然后进行浇注和液态模锻，在制成炉排片的同时，在炉排片的普通磨蚀区表面熔覆非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层和在炉排片高磨蚀区表面熔覆高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层，由此可以制成一种表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片。该炉排片的表面的涂层具有优良的高温耐磨蚀性能，可满足垃圾焚烧炉中恶劣的服役条件，提高了炉排片的服役周期。该制造方法工艺简单，成本低廉，可在铸造成形中同时生成金属陶瓷涂层，具有涂层结合强度高、节约能源、快速高效等优点。
附图说明
下面将结合附图来说明本发明。
图1为本发明中表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片。
图1中的附图标记的含义为：1炉排片(基体)；11炉排片平板部分；12炉排片前部弯曲部分；21非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层；22高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层。
具体实施方式
为使本发明容易理解，下面将结合附图来详细说明本发明。但在详细描述本发明前，应当理解本发明不限于描述的具体实施方式。还应当理解，本文中使用的术语仅为了描述具体实施方式，而并不表示限制性的。
除非另有定义，本文中使用的所有术语与本发明所属领域的普通技术人员的通常理解具有相同的意义。虽然与本文中描述的方法和材料类似或等同的任何方法和材料也可以在本发明的实施或测试中使用，但是现在描述了优选的方法和材料。
I、术语
液态模锻：液态模锻是一种既具有铸造特点，又类似模锻的新兴金属成形工艺。它是将一定量的被铸金属液直接浇注入涂有润滑剂的型腔中，并持续施加机械静压力，利用金属铸造凝固成形时易流动和锻造技术使已凝固的硬壳产生塑性变形，使金属在压力下结晶凝固并强制消除因凝固收缩形成的缩孔缩松，以获得无铸造缺陷的液态模锻制件。
本发明中所述用语“自蔓延反应”是指自蔓延高温合成反应；所述自蔓延高温合成(self-propagation high-temperature synthesis，简称SHS)，又称为燃烧合成(combustion synthesis)技术，是利用反应物之间高的化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料的一种技术，当反应物一旦被引燃，便会自动向尚未反应的区域传播，直至反应完全，是制备无机化合物高温材料的一种新方法。
II、实施方案
如前所述，垃圾焚烧炉炉排片与垃圾接触的表面磨蚀严重，国产化垃圾焚烧炉炉排片使用寿命短(7-10个月)，影响焚烧炉的长周期稳定使用，迫切需要通过设计、材料、工艺等方面的改进，提高炉排片的服役周期。鉴于此，本发明人对于垃圾焚烧炉炉排片的防磨蚀技术进行了大量的研究。
本发明人研究设计并发现，炉排片材质1Cr18Ni9Ti，液态模锻成形；按自蔓延反应原理配制Ti+C+Ni+Mo＝TiCNiMo自蔓延粉末材料，混合均匀，加入水玻璃混匀，均匀涂在液态模锻模具内表面，干燥后按常规液态模锻工艺浇注1Cr18Ni9Ti钢水，钢水与涂在液态模锻模具内表面的Ti+C+Ni+Mo粉末接触引发自蔓延反应，钢水与TiCNiMo焊合形成冶金结合，在炉排片表面形成TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层，浇注后立即加压进行液态模锻。对磨蚀严重的部位，为提高局部耐磨蚀性能，该部位不涂上述混合材料，浇注钢水前将混合均匀的Ti+C+Ni+Mo粉末材料，冷压成约1-2mm厚的片状，压制密度为其对应的混合粉末理论密度的60％-80％，用水玻璃粘接在模具相应部位后浇注和液态模锻，可以制成一种表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片，并由此获得本发明。
因此，本发明第一方面所涉及的表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片如图1所示，从图1可以看出，所述表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片包括炉排片基体1、包覆于炉排片普通磨蚀区表面的非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层21和包覆于炉排片高磨蚀区表面的高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层22。
根据本发明，所述非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层21与炉排片基体表面为冶金结合；所述高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层22与炉排片基体表面为冶金结合。
在本发明的一些具体的实施例中，所述炉排片高磨蚀区位于炉排片前部弯曲部分12，所述炉排片普通磨蚀区位于炉排片平板部分11。
本领域技术人员应该了解的是，本发明中所谓“炉排片前部弯曲部分”实际是是指炉排片整个前部受热面部分。
在本发明的一些具体的实施例中，所述非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层的厚度为1-2±0.2mm；所述高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层的厚度为1-2±0.2mm。
本发明中，所述炉排片材质为1Cr18Ni9Ti。
本发明第二方面所涉及的如本发明第一方面所述的表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片的制备方法，可以理解为在垃圾焚烧炉炉排片表面制备耐高温防磨蚀涂层的方法，也可以理解为解决垃圾焚烧炉炉排片耐高温防磨蚀问题方法，该方法基于炉排片材质为1Cr18Ni9Ti，液态模锻成形，其包括：
步骤A，按自蔓延反应原理配制Ti+C+Ni+Mo＝TiCNiMo自蔓延粉末材料：250目C粉和Ti粉按原子比1∶1配制，加入C粉末和Ti粉末总重量的5wt％200目Ni粉和5wt％Mo粉，球磨8-9小时，制成TiCNiMo自蔓延混合粉料(TiCNiMo自蔓延粉末材料)；
步骤B，向TiCNiMo自蔓延混合粉料中混入其总重量的15wt％-20wt％的水玻璃进行混合，形成TiCNiMo自蔓延预置涂层材料；
步骤C，将TiCNiMo自蔓延预置涂层材料均匀地涂覆在炉排片成形用的液态模锻模具的对应于炉排片普通磨蚀区的内表面，干燥后，形成TiCNiMo自蔓延预置涂层，并使得所述TiCNiMo自蔓延预置涂层的厚度为2-3±0.2mm；
步骤D，将TiCNiMo自蔓延混合粉料冷压成TiCNiMo压片，并使得所述TiCNiMo压片的厚度为1-2±0.2mm，所述TiCNiMo压片的密度为其相应的混合粉末理论密度的60％-80％；
步骤E，用水玻璃将TiCNiMo压片粘接在炉排片液态模锻模具内表面的对应于炉排片高磨蚀区的部位；
步骤F，按常规液态模锻工艺往模具中浇注1Cr18Ni9Ti钢水，1Cr18Ni9Ti钢水与TiCNiMo自蔓延预置涂层接触引发自蔓延反应，因高温使钢水与涂层焊合在一起，然后在浇注冒口处迅速加压，并保压3-5分钟，冷却后，获得在普通磨蚀区表面包覆有厚度为1-2±0.2mm的非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层，且在高磨蚀区表面包覆有厚度为1-2±0.2mm的高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层的炉排片。
具体地，在上述步骤F中，按常规液态模锻工艺往模具中浇注1Cr18Ni9Ti钢水，1Cr18Ni9Ti钢水与TiCNiMo自蔓延粉末(包括TiCNiMo自蔓延预置涂层中的TiCNiMo粉末和TiCNiMo压片中的TiCNiMo粉末)接触引发自蔓延反应，形成TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层，并使钢水与相应的涂层焊合在一起，然后在浇注冒口处迅速加压，并保压3-5分钟，冷却后获得在普通磨蚀区表面包覆有非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层，且在高磨蚀区表面包覆有高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层的炉排片。
进一步具体地，在上述步骤F中，按常规液态模锻工艺往模具中浇注1Cr18Ni9Ti钢水，在对应于炉排片普通磨蚀区的内表面，1Cr18Ni9Ti钢水与TiCNiMo自蔓延预置涂层中的TiCNiMo粉末接触引发自蔓延反应，形成TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层，并使钢水与相应的涂层焊合在一起，然后在浇注冒口处迅速加压，并保压3-5分钟，冷却后获得在普通磨蚀区表面包覆有非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层的炉排片；在对应于炉排片高磨蚀区的内表面，1Cr18Ni9Ti钢水与TiCNiMo压片中的TiCNiMo粉末接触引发自蔓延反应，形成TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层，并使钢水与相应的涂层焊合在一起，然后在浇注冒口处迅速加压，并保压3-5分钟，冷却后获得在高磨蚀区表面包覆有非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层的炉排片。
本领域技术人员应该了解的是，在上述步骤F中，按常规液态模锻工艺往模具中浇注1Cr18Ni9Ti钢水，使得1Cr18Ni9Ti钢水与TiCNiMo自蔓延粉末(包括TiCNiMo自蔓延预置涂层中的TiCNiMo粉末和TiCNiMo压片中的TiCNiMo粉末)接触引发自蔓延反应，形成TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层，并使钢水与相应的涂层焊合在一起的过程是同时进行的。同样地，在钢水与相应的涂层焊合在一起时，在浇注冒口处迅速加压，并保压3-5分钟，冷却后获得在普通磨蚀区表面包覆有非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层，且在高磨蚀区表面包覆有高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层的炉排片的过程也是同时进行的；该过程属于锻造过程，其利用金属铸造凝固成形时易流动和锻造技术使已凝固的硬壳产生塑性变形，使金属在压力下结晶凝固并强制消除因凝固收缩形成的缩孔缩松，增强TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层的致密度，进一步加强TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层与炉排片之间的冶金结合。因此，容易理解，本发明中炉排片、包覆于普通磨蚀区表面(受热面)的非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层，以及包覆于高磨蚀区表面(受热面)的高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层是通过浇注并引发自蔓延反应以及锻造(液态模锻)制得。
从上述可以看出，本发明中制造表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片主要是通过以下方式实现：炉排片材质为1Cr18Ni9Ti，液态模锻成形；将按自蔓延反应原理配制的TiCNiMo自蔓延粉末材料与水玻璃混合均匀涂在液态模锻模具内对应于炉排片普通磨蚀区的内表面，同时，将混合均匀的TiCNiMo自蔓延粉末材料冷压成片状，再用水玻璃粘接在模具内严重磨蚀区的内表面，然后进行浇注和液态模锻，在制成炉排片的同时，在炉排片的普通磨蚀区表面熔覆非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层和在炉排片高磨蚀区表面熔覆高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层，由此可以制成一种表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片。
本发明人研究发现，碳化钛(TiC)是金属陶瓷，具有很高的高温化学稳定性，与盐酸、硫酸几乎不起化学反应，极耐腐蚀，是炉排片表面防磨蚀涂层的最佳选择。碳化钛(TiC)原子间以很强的共价键结合，涂层内聚强度高，用做炉排片涂层具有很强的抗磨蚀能力。具有高的熔点、沸点和硬度，硬度仅次于金刚石，有良好的导电性，可当作焊接材料与金属焊接。碳化钛是典型的过渡金属碳化物。它是由离子键、共价键和金属键混合在同一晶体结构中，晶体的结构决定了其具有高硬度、高熔点、耐磨损以及导电性等基本特征。以往TiC被广泛用于制造金属陶瓷，耐热合金、硬质合金、抗磨材料、高温辐射材料以及其它高温真空器件，用做炉排片耐高温磨蚀涂层是本发明的一个突出的实质性特点。
选择Ni为添加剂的原因是Ni参与Ti与C、Mo自蔓延高温合成反应，反应产物为Ni增韧TiC基复合材料。Ti-C-Ni自蔓延高温合成(SHS)的机理为溶解析出机制，镍粉与钛粉的固态扩散导致低熔点TiNi溶液形成，Ti、Ni、C粉粒逐渐向TiNi溶液中溶解，当TiCNi溶液中的Ti和C浓度饱和时，从中析出TiC颗粒，同时形成粘结TiC颗粒的Ni3Ti基体。
Mo的加入起细化晶粒，提高热强性，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力。采用铸造辅助自蔓延反应铸造有很多优点：(1)节能：自蔓延反应充分利用化学反应本身放出的热量，在合成过程中温度可达1500-4000℃，与铸造时浇注的钢水热叠加使其涂层熔化，与堆焊等方法相比无需外加能源；(2)成本低：原材料廉价、设备简单、工艺节能、生产人员少、厂房面积小。自蔓延反应产生的金属陶瓷耐冲刷性能突出；可通过加入填料改性，使涂层材料具有可设计性。金属陶瓷基复合材料具有优良的高温耐磨蚀性能。可满足垃圾焚烧炉中恶劣的服役条件。铸造复合可使涂层与基体形成冶金结合，涂层与基体结合强度高。该方法工艺简单，成本低廉，可在铸造成形中同时生成金属陶瓷涂层，具有节约能源、快速高效等优点。
液态模锻可以消除制件内部的气孔、缩孔和疏松等缺陷，产生局部的塑性变形，使制件组织致密。加之，在压力下结晶，还有明显的细化晶粒、加快凝固速度和使组织均匀化的作用。因而液锻件的机械性能一般要高于普通铸件，而接近甚至达到同种合金的锻件水平，同时它没有锻件中通常存在的各向异性。液态金属在压力下成形和凝固，使制件和型腔壁贴合紧密。模具之间的气隙减小，使导热系数增加，凝固速度加快，有利于晶粒细化。并且液锻件有较高的表面光洁度和尺寸精度，其级别能达到压铸件的水平。所以，液态模锻已成为近净成形的一种重要方法。液锻件在凝固过程中，各部位处于压应力状态下，有利于制件的补缩和防止制件裂纹的产生。液态模锻是在压力机或挤压铸造机上进行的。便于实现机械化、自动化、可大大减轻人的劳动强度，改善车间的生产环境。由于凝固层产生塑性变形，要消耗一部分能量，因此金属液经受的等静压值不是固定不变的，而是随着凝固层的增厚下降。液态模锻的固液区在压力的作用下，发生强制性的补缩。对于本发明液态模锻可提高基体的机械性能、涂层的致密度和涂层与基体的界面结合强度。
III、检测方法和计算方法
本发明中炉排片的抗磨蚀性能直接利用生产中的实际消耗率来进行检测。
本发明中所述“压坯对应的粉末的理论密度”可以按照式(1)或(2)进行计算：
压坯对应的粉末的理论密度ρ＝1/(∑mi/ρi) (1)
式(1)中，ρ为压坯对应的粉末的理论密度，单位是g/cm3；
mi为制备压坯的混合粉料(对应的粉末)中元素i的质量分数；
ρi为制备压坯的混合粉料(对应的粉末)中元素i的密度，单位是g/cm3；
压坯对应的粉末的理论密度ρ＝∑Vi×ρi (2)
式(2)中，ρ为压坯对应的粉末的理论密度，单位是g/cm3；
Vi为制备压坯的混合粉料(对应的粉末)中元素i的体积分数；
ρi为制备压坯的混合粉料(对应的粉末)中元素i的密度，单位是g/cm3。
实施例
为使本发明更加容易理解，下面将结合实施例来进一步详细说明本发明，这些实施例仅起说明性作用，并不局限于本发明的应用范围。本发明中所使用的原料或组分若无特殊说明均可以通过商业途径或常规方法获得。
实施例1：
(1)250目C粉和Ti粉按原子比1∶1配制，加入C粉末和Ti粉末总重量的5wt％的Ni粉(200目)和5wt％的Mo粉(200目)，球磨8-9小时，TiCNiMo自蔓延混合粉料；
(2)向TiCNiMo自蔓延混合粉料中混入适量(TiCNiMo总重量的20wt％)的水玻璃进行混合，形成TiCNiMo自蔓延预置涂层材料；
(3)将TiCNiMo自蔓延预置涂层材料均匀地涂在炉排片液态模锻模具的对应于炉排片普通磨蚀区的内表面，厚度3±0.2mm，形成TiCNiMo自蔓延预置涂层；
(4)对磨蚀严重的部位，为提高局部耐磨蚀性能，该部位不涂上述混合材料，浇注钢水前将混合均匀的Ti+C+Ni+Mo粉料(即TiCNiMo自蔓延混合粉料)，冷压成2±0.2mm厚的片状(压片)，密度为其理论密度的60％-80％，用水玻璃粘接在模具相应部位(炉排片液态模锻模具内表面的对应于炉排片高磨蚀区的部位)；
(5)TiCNiMo自蔓延预置涂层干燥后，按常规液态模锻工艺往模具中浇注1Cr18Ni9Ti钢水；在对应于炉排片普通磨蚀区的内表面，1Cr18Ni9Ti钢水与TiCNiMo自蔓延预置涂层中的TiCNiMo粉末接触引发自蔓延反应，形成TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层，并使钢水与相应的涂层焊合在一起，然后在浇注冒口处迅速加压，并保压3-5分钟进行锻造，冷却后在普通磨蚀区表面制成厚度为2±0.2mm的非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层的炉排片；在对应于炉排片高磨蚀区的内表面，1Cr18Ni9Ti钢水与TiCNiMo压片中的TiCNiMo粉末接触引发自蔓延反应，形成TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层，并使钢水与相应的涂层焊合在一起，然后在浇注冒口处迅速加压，并保压3-5分钟进行锻造，冷却后在高磨蚀区表面制成厚度为2±0.2mm的高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层。
本实施例所制成的表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片如图1所示，从图1可以看出，所述表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片包括炉排片基体1、包覆于炉排片普通磨蚀区(炉排片平板部分11)表面的非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层21和包覆于炉排片高磨蚀区(炉排片前部弯曲部分12)表面的高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层22。
直接利用生产中的实际消耗率来检测本实施例中表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀性，结果表明本实施例中这种炉排片具有良好的耐高温(800-900℃)防磨蚀性，其服役寿命约为原炉排片服役寿命(国产化垃圾焚烧炉炉排片使用寿命7-10个月)的5-10倍。
实施例2：
(1)250目C粉和Ti粉按原子比1∶1配制，加入C粉末和Ti粉末总重量的5wt％的Ni粉(200目)和5wt％的Mo粉(200目)，球磨8-9小时，TiCNiMo自蔓延混合粉料；
(2)向TiCNiMo自蔓延混合粉料中混入适量(TiCNiMo总重量的15wt％)的水玻璃进行混合，形成TiCNiMo自蔓延预置涂层材料；
(3)将TiCNiMo自蔓延预置涂层材料均匀地涂在炉排片液态模锻模具的对应于炉排片普通磨蚀区的内表面，厚度2±0.2mm，形成TiCNiMo自蔓延预置涂层；
(4)对磨蚀严重的部位，为提高局部耐磨蚀性能，该部位不涂上述混合材料，浇注钢水前将混合均匀的Ti+C+Ni+Mo粉料(即TiCNiMo自蔓延混合粉料)，冷压成1±0.2mm厚的片状(压片)，密度为其理论密度的60％-80％，用水玻璃粘接在模具相应部位(炉排片液态模锻模具内表面的对应于炉排片高磨蚀区的部位)；
(5)TiCNiMo自蔓延预置涂层干燥后，按常规液态模锻工艺往模具中浇注1Cr18Ni9Ti钢水；在对应于炉排片普通磨蚀区的内表面，1Cr18Ni9Ti钢水与TiCNiMo自蔓延预置涂层中的TiCNiMo粉末接触引发自蔓延反应，形成TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层，并使钢水与相应的涂层焊合在一起，然后在浇注冒口处迅速加压，并保压3-5分钟进行锻造，冷却后在普通磨蚀区表面制成厚度为1±0.2mm的非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层的炉排片；在对应于炉排片高磨蚀区的内表面，1Cr18Ni9Ti钢水与TiCNiMo压片中的TiCNiMo粉末接触引发自蔓延反应，形成TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层，并使钢水与相应的涂层焊合在一起，然后在浇注冒口处迅速加压，并保压3-5分钟进行锻造，冷却后在高磨蚀区表面制成厚度为1±0.2mm的高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层。
本实施例所制成的表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片如图1所示，从图1可以看出，所述表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片包括炉排片基体1、包覆于炉排片普通磨蚀区(炉排片平板部分11)表面的非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层21和包覆于炉排片高磨蚀区(炉排片前部弯曲部分12)表面的高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层22。
直接利用生产中的实际消耗率来检测本实施例中表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片的耐高温防磨蚀性，结果表明本实施例中这种炉排片具有良好的耐高温(800-900℃)防磨蚀性，其服役寿命约为原炉排片服役寿命(国产化垃圾焚烧炉炉排片使用寿命7-10个月)的5-8倍。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明做出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。
Claims (10)
1.一种表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片，其包括炉排片基体、包覆于炉排片普通磨蚀区表面的非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层和包覆于炉排片高磨蚀区表面的高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层。
2.根据权利要求1所述的炉排片，其特征在于，所述非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层与炉排片基体表面为冶金结合；所述高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层与炉排片基体表面为冶金结合；和/或，所述炉排片高磨蚀区位于炉排片前部弯曲部分，所述炉排片普通磨蚀区位于炉排片平板部分；优选地，所述非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层的厚度为1-2±0.2mm；所述高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层的厚度为1-2±0.2mm；进一步优选地，所述炉排片材质为1Cr18Ni9Ti。
3.如权利要求1或2所述的表面具有耐高温防磨蚀涂层的垃圾焚烧炉炉排片的制备方法，其包括：
步骤B，将TiCNiMo自蔓延混合粉料与水玻璃混合，形成TiCNiMo自蔓延预置涂层材料；
步骤C，将TiCNiMo自蔓延预置涂层材料均匀地涂覆在炉排片成形用的液态模锻模具的对应于炉排片普通磨蚀区的内表面，干燥后，形成TiCNiMo自蔓延预置涂层；
步骤D，将TiCNiMo自蔓延混合粉料冷压成TiCNiMo压片；
步骤E，用水玻璃将TiCNiMo压片粘接在炉排片液态模锻模具内表面的对应于炉排片高磨蚀区的部位；
步骤F，按常规液态模锻工艺往模具中浇注钢水，钢水与TiCNiMo自蔓延预置涂层接触引发自蔓延反应，因高温使钢水与涂层焊合在一起，然后在浇注冒口处迅速加压，并保压，冷却后，获得在普通磨蚀区表面包覆有非高致密TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层，且在高磨蚀区表面包覆有高致密度TiCNiMo金属陶瓷基复合材料涂层的炉排片。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述TiCNiMo自蔓延预置涂层的厚度为2-3±0.2mm；和/或，所述TiCNiMo压片的厚度为1-2±0.2mm。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤F中，所述保压的时间为3-5分钟。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述TiCNiMo压片的密度为其相应的混合粉末理论密度的60％-80％。
7.根据权利要求3-6中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述TiCNiMo自蔓延混合粉料制备方法还包括步骤A：将C粉末、Ti粉末、Ni粉末和Mo粉末混合后进行球磨细化后，制成TiCNiMo自蔓延混合粉料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在TiCNiMo自蔓延混合粉料中，所述C粉末与Ti粉末的原子比为1∶1，所述Ni粉末的用量为C粉末和Ti粉末总重量的5wt％，所述Mo粉末的用量为C粉末和Ti粉末总重量的5wt％。
9.根据权利要求3-8中任意一项所述的制备方法，其特征在于，在所述TiCNiMo自蔓延预置涂层材料中，水玻璃的用量为TiCNiMo总重量的15wt％-20wt％。
10.根据权利要求3-9中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述炉排片材质为1Cr18Ni9Ti；相应地，在步骤F中，所述钢水为1Cr18Ni9Ti钢水。
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