CN112844638B - 预制体及其制备方法和耐磨件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种预制体及其制备方法和耐磨件及其制备方法，属于耐磨材料技术领域。一种预制体包括陶瓷基体和预埋于陶瓷基体的钢块，陶瓷基体设有孔道，孔道的一端延伸至陶瓷基体的表面，另一端靠近钢块。本申请通过在陶瓷基体内设置孔道和钢块，使得预制体在与钢水复合的过程中，钢水能够进入陶瓷基体的内部，提高形成的耐磨件的强度，提高耐磨性能。孔道的一端延伸至陶瓷基体的表面，另一端靠近钢块，利用钢块作为冷铁，使得预制体在与钢水复合的过程中，加速钢块周围的钢水凝固，避免预制体四周的钢水先凝固而内部的钢水后凝固，导致陶瓷基体内的钢水冷却收缩形成缩孔，以此来增加凝固的耐磨部件的韧性。

Description

预制体及其制备方法和耐磨件及其制备方法

技术领域

本申请涉及耐磨材料技术领域，且特别涉及一种预制体及其制备方法和耐磨件及其制备方法。

背景技术

立轴锤式破碎机依靠转盘上的锤头高速旋转，破碎石灰石、花岗岩等石料，其转子部件锤头在工作时会受到物料的高速冲击，苛刻的工况对锤头的性能提出了较高的要求。由于锤头的失效主要是冲击磨损和断裂，一般使用韧性极好的高锰钢材质，但是高锰钢硬度低，表面还未加工硬化就已磨损失效。高铬铸铁虽然硬度高、耐磨性好，但是断裂韧性不足，在高冲击载荷下锤头容易发生断裂事故。如果锤头采用破碎硬度更高的陶瓷物料，其使用寿命为2天左右甚至更短，导致零件日常拆卸更换非常麻烦，制约用户破碎使用效率。故提高锤头等耐磨件的使用寿命成为关键问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本申请实施例的目的包括提供一种预制体及其制备方法和耐磨件及其制备方法，以提高耐磨件的耐磨性能和使用寿命。

第一方面，本申请实施例提供了一种预制体，包括陶瓷基体和预埋于陶瓷基体的钢块，陶瓷基体设有孔道，孔道的一端延伸至陶瓷基体的表面，另一端靠近钢块。

本申请通过在陶瓷基体内设置孔道和钢块，使得预制体在与钢水复合的过程中，钢水能够进入陶瓷基体的内部，提高形成的耐磨件的强度，提高耐磨性能。孔道的一端延伸至陶瓷基体的表面，另一端靠近钢块，利用钢块作为冷铁，使得预制体在与钢水复合的过程中，加速钢块周围的钢水凝固，避免预制体四周的钢水先凝固而内部的钢水后凝固，导致陶瓷基体内的钢水冷却收缩形成缩孔，以此来增加凝固的耐磨部件的韧性。

在一种可能的实现方式中，陶瓷基体具有第一表面、与第一表面相对设置的第二表面以及围合设置的侧面，陶瓷基体设有多个第一孔道和多个第二孔道，第一孔道的一端延伸至陶瓷基体的第一表面，另一端靠近钢块；第二孔道的一端延伸至陶瓷基体的侧面，且靠近陶瓷基体的第一表面的边缘处，另一端靠近钢块。

本申请在陶瓷基体的第一表面和侧面分别设有第一孔道和第二孔道，使得预制体与钢水复合后耐磨件的作用面和侧面均具有钢-陶瓷复合材料，增强耐磨件的作用面和侧面的耐磨性。

第二方面，本申请实施例提供了上述预制体的制备方法，包括：将预置钢块和填充剂放入预制体模具的预设位置，然后将陶瓷颗粒、无机耐高温胶和硅酸钠的混合物放入预制体模具中，再将填充后的预制体模具预热保温后进行加热烧结。

本申请提供的制备方法通过填充剂的设置和烧结能够得到具有孔道结构的预制体。通过对填充后的预制体模具进行预热保温和加热烧结得到结构稳固的预制体。

在本申请的部分实施例中，填充后的预制体模具在100℃-200℃的条件下预热保温0.5h-1h，在800℃-1000℃的条件下烧结0.2h-1h。该条件使得陶瓷颗粒较好的定型，避免在移动模具清除填充剂的过程中陶瓷颗粒松散。再经过烧结得到结构稳固的预制体。

第三方面，本申请实施例提供了一种耐磨件的制备方法，包括：将钢水浇注到放置有经过预热的上述预制体的模具中，挤压铸造后，再进行保压降温和埋砂降温，去掉模具后得到粗耐磨件。对粗耐磨件进行热处理。

本申请通过挤压铸造、保压降温、埋砂降温和热处理能够将预制体与钢水较好的复合，得到结构稳固，强度较好的耐磨件。

在本申请的部分实施例中，钢水完全浇注到模具中的时间小于10s。

由于本申请采用的预制体具有若干第一孔道和第二孔道，使得钢水浇注到模具中后需要一定的时间填满预制体。而钢水需要在凝固前完全进入孔道中，避免浇注太慢导致钢水与陶瓷颗粒复合效果不好，因此需要严格控制浇注步骤的温降。该浇注时间内，钢水能够充分填满第一孔道和第二孔道，使得钢水与陶瓷材料较好的复合。

在本申请的部分实施例中，挤压铸造的压力为80MPa-220MPa。为了提高钢水与预制体的复合强度，浇注完成后对钢水和预制体进行挤压铸造，在该压力条件下，钢水与预制体能够较好的融合在一起，避免出现重力铸造产生的明显的双金属结合界面。

在本申请的部分实施例中，对粗耐磨件进行热处理的步骤包括：将粗耐磨件逐渐升温至600℃-650℃，保温后升温至980℃，淬火至100℃-200℃后，埋砂降温至室温(5℃-35℃)，再加热升温至200℃，保温后冷却。通过该条件的热处理使得粗耐磨件中的高铬铸钢发生马氏体转变，提高硬度和耐磨性；去除钢的内应力，防止耐磨件开裂。

在本申请的部分实施例中，粗耐磨件以1-3℃/min的升温速率升温至600℃-650℃。粗耐磨件在升温过程中发生相变，若升温太快容易出现开裂，控制升温速率有助于降低耐磨件的开裂几率。

第四方面，本申请实施例提供了一种耐磨件，由上述制备方法制得。该耐磨件具有较好的韧性，不易开裂，耐磨性好，使用寿命高，密度低，质量轻，起到较好的部件轻量化效果，可降低电机功率输出和轴承损耗。机加工简单，拆卸方便。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的预制体的第一视角的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的预制体的第二视角的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的预制体的透视结构示意图；

图4为本申请实施例提供的预置的钢块的结构示意图。

图标：100-预制体；110-陶瓷基体；111-第一表面；112-第二表面；113-侧面；1131-第一侧面；1132-第二侧面；120-钢块；121-第一钢块；122-第二钢块；130-孔道；131-第一孔道；132-第二孔道。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

现有的耐磨件(锤头)主要有：高锰钢锤头、中碳合金钢锤头，双金属复合锤头、碳化物硬质合金柱镶嵌复合材料锤头和使用焊丝在零件表面进行堆焊的锤头。其中，高铬铸铁韧性差，零件服役过程容易开裂，导致磨损失效过快。硬质合金柱镶嵌成本太高，磨损寿命提升有限。堆焊材料耐磨层厚度有限，寿命低。硬质合金或其他金属材料密度大，导致电机输出功率大，设备成本高；用户使用过程耗电量高，制砂成本高。设备旋转轴承承载应力大，使用寿命短。由于耐磨材料硬度高，导致零件成型加工制作困难，零件安装孔结构机加工困难。双金属锤头复合铸造，工艺复杂，成本高，稳定性差，两种金属结合界面容易产生开裂。

针对现有的问题，本申请提供了一种预制体和耐磨件，采用钢材如高铬铸铁(钢)以特定的结构与陶瓷颗粒复合，较好的弥补了陶瓷或金属材料的不足。在预制体内设有预置钢块，提高了耐磨件的韧性。下面对本申请实施例的一种预制体及其制备方法和耐磨件及其制备方法进行具体说明。

请参照图1、图2和图3，图1和图2分别为本实施例提供的预制体100的第一视角和第二视角的结构示意图，图3为本实施例提供的预制体100的透视结构示意图。

本实施例提供一种预制体100，包括陶瓷基体110和预埋于陶瓷基体110的钢块120，陶瓷基体110设有孔道130，孔道130的一端延伸至陶瓷基体110的表面，另一端靠近钢块120。

本实施例中，陶瓷基体110具有第一表面111、与第一表面111相对设置的第二表面112以及围合设置的侧面113，陶瓷基体110设有多个第一孔道131和多个第二孔道132。本申请实施例中的第一孔道131和第二孔道132用于钢水的填充，使得金属与陶瓷复合。第一孔道131的一端延伸至陶瓷基体110的第一表面111，另一端靠近钢块120；第二孔道132的一端延伸至陶瓷基体110的侧面113，且靠近陶瓷基体110的第一表面111的边缘处，另一端靠近钢块120。

该结构为第一孔道131和第二孔道132由陶瓷基体110的表面向钢块120延伸，使得陶瓷基体110在与钢水复合过程中，利用钢块120作为冷铁，加速钢块120周围的钢水凝固，避免预制体100四周的钢水先凝固而内部的钢水后凝固，导致陶瓷基体110内的钢水冷却收缩形成缩孔，影响凝固的钢材的韧性。

在本实施例中，第一孔道131和第二孔道132的形状为矩形体，第一孔道131和第二孔道132的长度根据陶瓷基体110的尺寸设置，第一孔道131的长度大于第二孔道132的长度。在本申请的其他实施例中，第一孔道131和第二孔道132的形状也可以为圆柱体或其他棱柱体，本申请对其不做限定。

在本申请的部分实施例中，第一孔道131的轴线方向与陶瓷基体110的侧面113具有第一夹角，第一夹角的度数为0-45度。该结构使得第一孔道131的长度方向与陶瓷基体110的第一表面111受到的冲击的方向近平行，根据磨损机制，物料与磨损面冲击呈现不大于45度方向有利于降低磨损量。陶瓷基体110在形成耐磨件后，在冲击时先与陶瓷金属复合材料接触，相当于瞬时发生了冲击Ft＝ΔP，其复合材料抗压效果好，使物料由于自身能量转化发生冲击碎裂，对耐磨件的金属基体起到很好的印象保护效果。如果冲击方向与磨损方向垂直，即第一孔道131的长度方向与冲击方向垂直，由于陶瓷金属复合材料抗压不抗拉，导致陶瓷金属复合材料被一层一层切削，或者易折断崩落，故磨损较快。

在本实施例中，第一孔道131的轴线方向与陶瓷基体110的侧面113平行，即第一孔道131的延伸方向与陶瓷基体110的第一表面111垂直。该结构有助于较大程度的提高耐磨件作用面的耐磨性。

在本申请的部分实施例中，靠近钢块120的第一孔道131由陶瓷基体110的第一表面111延伸至钢块120，即第一孔道131将陶瓷基体110连通，使得钢水在浇注至陶瓷基体110后与钢块120接触，提高钢水冷却凝固速率。为了使得金属与陶瓷基体110复合后的耐磨件的抗冲击性和耐磨性均一，本申请实施例中的多个第一孔道131矩阵排列。在本申请的其他实施例中，多个第一孔道131随机排列或按其他方式排列，本申请对其不做限定。

陶瓷基体110形成的耐磨件在应用过程中不仅仅一个表面受到冲击，往往侧面113也会受到冲击。为了提高耐磨件的侧面113耐磨性，降低耐磨件的磨损，陶瓷基体110设有多个第二孔道132。第二孔道132的一端延伸至陶瓷基体110的侧面113，且靠近陶瓷基体110的第一表面111的边缘处，另一端靠近钢块120。

在本申请的部分实施例中，第二孔道132的轴线方向与陶瓷基体110的第一表面111具有第二夹角，第二夹角的度数为0-45度。该结构使得第二孔道132的长度方向与陶瓷基体110侧面113受到的冲击的方向近平行，根据磨损机制，物料与磨损面冲击呈现45度方向有利于降低磨损量。在本实施例中，第二孔道132的轴线方向与陶瓷基体110的第一表面111平行，即第一孔道131的延伸方向与陶瓷基体110的侧面113垂直。该结构有助于提高耐磨件侧面113边角的抗磨损性能。

在本申请实施例中，陶瓷基体110具有第一侧面1131和与第一侧面1131相对设置的第二侧面1132，第一侧面1131靠近第一表面111的边缘具有两个角区域，第二侧面1132靠近第一表面111的边缘也具有两个角区域，多个第二孔道132的一端分别设置于四个角区域。本申请实施例中，每个角区域设有九个矩阵排列的孔，该结构有助于提高耐磨件侧面113边角的抗磨损性能，能够较大程度保证耐磨件的耐磨性能。在本申请的其他实施例中，可以在第一侧面1131和第二侧面1132靠近第一表面111的边缘、不仅是角区域开设多个第二孔道132，排列方式可以根据需求设置，本申请对其不做限定。

由于陶瓷基体110的第一表面111主要设有第一孔道131的孔，第二孔道132的长度不宜过长，以免影响第一孔道131的设置。较优的，第二孔道132的长度为陶瓷基体110在该长度方向上的五分之一至十分之一。

预制体100后续与钢水复合形成耐磨件，耐磨件一般需要与机械臂等结构连接以进行破碎。但是钢(铁)水如高铬铸铁的铁水凝固后硬度高，难以机加工，若在高铬铸铁上进行加工，则可能出现锤头开裂的情况。本申请通过预置的钢块120实现耐磨件的连接。为了提高耐磨件的机加工性，钢块120采用低碳钢，如Q235钢块、45号钢或其他工具碳钢，其强度低、硬度低，可以在铸造后进行机加工。本实施例中，在钢块120上设置用于连接的螺纹孔，以便于与螺栓连接，方便实际使用过程中的拆卸。

在本申请实施例中，钢块120设置于预制体100的中心处，使得形成的耐磨件如锤头在使用过程中可以有效的提供力的传导路径，使得耐磨件各个部位受力均匀。

请参照图4，图4为本申请实施例提供的预置的钢块120的结构示意图。在本申请实施例中，钢块120包括一体成型的第一钢块121和第二钢块122，第一钢块121靠近陶瓷基体110的第二表面112设置，第二钢块122设置在第一钢块121远离陶瓷基体110的第二表面112的一侧。第一钢块121和第二钢块122在平行于陶瓷基体110的第二表面112的方向上的尺寸不同。该结构使得钢块120与陶瓷基体110之间的结合更加稳固。在本实施例中，第一钢块121在平行于陶瓷基体110的第二表面112的方向上的尺寸小于第二钢块122在该方向上的尺寸。该结构呈现机械铆锁的效果，能够提高预埋置块与陶瓷基体110的稳固性，使预制体100形成的耐磨件在高速旋转的过程中，不会发生脱离分裂的事故。在本申请实施例中，第一钢块121和第二钢块122均为长方体。在本申请其他实施例中，第一钢块121可以为圆柱体，第二钢块122为长方体，本申请对其具体形状不做限定。

本申请还提供了一种耐磨件(图未示)，包括预制体100和钢材，钢材包裹预制体100的表面且填充第一孔道131和第二孔道132。该结构的耐磨件的底部和侧边的角区域为钢材和陶瓷的复合材料。

本申请还提供了上述预制体的制备方法，包括：将预置钢块和填充剂放入预制体模具的预设位置，然后将陶瓷颗粒、无机耐高温胶和硅酸钠的混合物放入预制体模具中，再将填充后的预制体模具预热保温后进行加热烧结。具体的：

将预置钢块和填充剂放入预制体模具的预设位置，其中，钢块为低碳钢，碳含量小于0.5wt％。该低碳钢强度低、硬度低，能够机加工。填充剂可以为泡沫或石蜡。放置好后，将陶瓷颗粒、无机耐高温胶和硅酸钠的混合物放入预制体模具中。其中，陶瓷颗粒可以为ZTA陶瓷颗粒(氧化锆增韧氧化铝陶瓷)。预制体模具可以为金属型或有机高分子型。陶瓷颗粒、无机耐高温胶和硅酸钠质量比为100：(5-6):(5-6)。

然后将填充后的预制体模具放入马弗炉中，在100℃-200℃的条件下预热保温0.5h-1h。该温度条件使得陶瓷混合物定型，避免在移动模具清除填充剂的过程中陶瓷颗粒松散。然后将预制体模型直接加热，在800℃-1000℃的条件下烧结0.2h-1h，得到预制体。可选的，预热保温时间为120℃-180℃或140℃-160℃，预热保温时间可以为100℃、110℃、130℃、150℃、170℃、190℃或200℃。烧结时间为850℃-950℃或860℃-920℃，烧结时间可以为800℃、850℃、880℃、900℃、930℃、950℃或1000℃。烧结时间为0.2h、0.5h、0.6h、0.7h、0.8h或1h。

通过该制备方法能够制得具有上述结构的预制体，使得该预制体具有较高的孔隙率。

本申请提供了一种耐磨件的制备方法，包括：将钢水浇注到放置有经过预热的上述预制体的模具中，挤压铸造后，再进行保压降温和埋砂降温，去掉模具后得到粗耐磨件。对粗耐磨件进行热处理。具体的：

选取本申请提供的预制体，或按照上述制备方法制得预制体。对预制体进行预热，将预热的预制体快速放入模具中，同时将熔炼的高铬铸钢的钢水浇注到模具中。本申请中的钢水浇注至预制体上，填充预制体上的第一孔道和第二孔道，且包覆预制体的表面。为了使得提高耐磨件的综合性能，本申请中的陶瓷预制体在耐磨件中的体积分数占比为30％-50％。该体积配比使得耐磨件具有较好的耐磨性、抗冲击性和韧性。可选地，陶瓷预制体在耐磨件中的体积分数占比为30％、40％或50％。

由于本申请采用的预制体具有若干第一孔道和第二孔道，使得钢水浇注到模具中后需要一定的时间填满预制体。而钢水需要在凝固前完全进入孔道中，避免浇注太慢导致钢水与陶瓷颗粒复合效果不好，因此需要严格控制浇注步骤的温降。本申请通过控制钢水完全浇注的时间以控制温降。在本申请的部分实施例中，钢水完全浇注到所述模具中的时间小于10s。在该浇注时间内，钢水能够充分填满第一孔道和第二孔道，使得钢水与陶瓷材料较好的复合。可选地，完全浇注的时间可以为9s、8s、6s或5s。本申请实施例中高铬铸钢钢水的温度为1400℃-1600℃。

为了提高钢水与预制体的复合强度，浇注完成后对钢水和预制体进行挤压铸造，使得钢水与预制体在强大的压力下较好的融合在一起，避免出现重力铸造产生的明显的双金属结合界面。在本申请的部分实施例中，为了使得钢水与预制体较好的复合，挤压铸造的压力为80MPa-220MPa，可选地，挤压铸造的压力为80MPa、90MPa、100MP、110MPa、120MP、130MPa、140MPa、150MPa、160MPa、170MPa、180MPa、190MPa、200MPa、210MPa或220MPa。

挤压铸造后，保压的同时使用带有水冷通道的金属模具对耐磨件进行保压降温，出模后空冷至300℃-350℃，保压时间为110s-130s。可选地，保压时间为110s、120s或130s。由于钢水与陶瓷复合后容易开裂，为了提高产品的合格率，保压降温之后进行埋砂降温，防止耐磨件开裂。本申请中的埋砂降温为本申请的常规手段，对其不进行具体限定。

降温冷却后去掉模具得到粗耐磨件，对粗耐磨件进行热处理，热处理包括：将粗耐磨件逐渐升温至600℃-650℃，保温1-1.5h。其中，粗耐磨件以1-3℃/min的升温速率升温至600℃-650℃。温升过程中材料发生相变，若升温太快容易出现开裂，因此，先将粗耐磨件按一定速率缓慢升温至600℃-650℃。然后升温至980℃-1000℃，保温3-4h后开炉取出。由于提前预热，因此该步升温可以不控制升温速率，快速升温，以达到经济有效。达到高温后，淬火至100℃-200℃，埋砂降温至130℃-170℃。淬火的作用是保证粗耐磨件中的高铬铸钢发生马氏体转变，以提高硬度和耐磨性。将降温后的粗耐磨件直接放入已经预热至130℃-170℃的低温炉中，缓慢加热升温至180℃-220℃，保温4-5h后冷却，得到耐磨件。该回火步骤的作用是去除高铬铸钢的应力，防止耐磨件开裂。

本申请提供的制备方法通过控制钢水的浇注速度和挤压铸造对预制体和钢水进行较好的复合，再通过热处理工艺进一步提高耐磨件的硬度、耐磨性和韧性。得到耐磨件具有以下有益效果：

1.韧性好，服役过程不易开裂

由于钢的冲击韧性高，因此钢与陶瓷颗粒复合可以较好的弥补陶瓷材料或钢的冲击韧性不足。耐磨件的外部磨损面为钢-陶瓷复合体，内部具有预置钢块。钢水在与芯部钢块熔合的过程中，由于预置钢块的冷铁作用细化了钢水晶粒，钢(高铬铸钢)的韧性也得到了提升，降低了耐磨件在服役过程中发生整体断裂的概率。

2.机加工简单，成本低，拆卸方便

由于预置钢块硬度低，待耐磨件出模具后，能够对预置钢块进行机加工，不受加工限制，且机加工简单。预置钢块能够与螺栓连接，螺栓独立于零件，现场安装、拆卸简单方便。钢块本身购买成本低，降低成本。

3.耐磨寿命高

普通高锰钢或高铬铸铁锤头在破碎硬质物料如花岗岩工况下，使用寿命一般50-100小时，之后就需要停机拆卸更换。堆焊材料由于堆焊工艺导致耐磨层厚度有限，且堆焊容易开裂，从基体上脱落下来，磨损寿命相对于原有的高铬铸铁提高有限。本申请制成的耐磨件由于陶瓷复合层厚度深且可调节，磨损寿命是原有高锰钢材质的3倍以上。

4.密度低，重量低

由于锤头部分占比为陶瓷材料，所用陶瓷材料的密度只有4.5-5.5g/cm³，故综合下来锤头重量相比于原高锰钢可降低10％左右，起到较好的部件轻量化效果，可降低电机功率输出和轴承损耗。

以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种预制体和耐磨件，主要通过以下方法制得：

将Q235钢块和泡沫根据本申请实施例1提供的预制体结构放入预制体模具的预设位置，放置好后，将ZTA陶瓷颗粒、无机耐高温胶和硅酸钠按质量比100:6:6的比例混合，将混合物放入预制体模具中。

将填充后的预制体模具放入马弗炉中，在150℃的条件下预热保温0.5h。将预制体模型直接加热，在900℃的条件下烧结30min，得到预制体。

将得到的预制体经过预热放入金属模具中，将1500℃高铬铸铁(钢)钢水浇注到模具中，钢水的浇注时间约9s，钢水碳含量<2.2wt％。在200MPa的条件下挤压铸造后，保压120s。保压的同时使用带有水冷通道的金属模具对耐磨件进行保压降温，出模后空冷至300℃，再埋砂降温，去掉模具后得到粗耐磨件。

将粗耐磨件以2℃/min的升温速率升温至650℃，保温1h。然后升温至980℃，保温4h后开炉取出。淬火至200℃，埋砂降温至室温。将降温后的粗耐磨件直接放入已经预热至150℃的低温炉中，缓慢加热升温至200℃，保温4h后冷却，得到耐磨件。

实施例2

本实施例提供一种预制体和耐磨件，主要通过以下方法制得：

将45号钢的钢块和石蜡根据本申请实施例1提供的预制体结构放入预制体模具的预设位置，放置好后，将ZTA陶瓷颗粒、无机耐高温胶和硅酸钠按质量比100:5:5的比例混合，将混合物放入预制体模具中。

将填充后的预制体模具放入马弗炉中，在200℃的条件下预热保温1h。将预制体模型直接加热，在1000℃的条件下烧结15min，得到预制体。

将得到的预制体经过预热放入金属模具中，将1550℃高铬铸铁(钢)钢水浇注到模具中，钢水的浇注时间约8s，钢水碳含量<2.2wt％。在150MPa的条件下挤压铸造后，保压130s。保压的同时使用带有水冷通道的金属模具对耐磨件进行保压降温，出模后空冷至350℃，再埋砂降温，去掉模具后得到粗耐磨件。

将粗耐磨件以3℃/min的升温速率升温至650℃，保温1h。然后升温至1000℃，保温3h后开炉取出。淬火至150℃，埋砂降温至室温。将降温后的粗耐磨件直接放入已经预热至160℃的低温炉中，缓慢加热升温至220℃，保温4h后冷却，得到耐磨件。

实施例3

本实施例提供一种预制体和耐磨件，与实施例1的区别仅在于：预制体的制备过程中，不采用泡沫或石蜡，直接将ZTA陶瓷颗粒、无机耐高温胶和硅酸钠的混合物放入预制体模具中，得到的预制体没有第一孔道和第二孔道。

实施例4

本实施例提供一种预制体和耐磨件，与实施例1的区别仅在于：预制体的制备过程中，填充后的预制体不进行预热保温，直接在900℃的条件下烧结1h。

实施例5

本实施例提供一种预制体和耐磨件，与实施例2的区别仅在于：耐磨件制备的过程中，高铬铸铁(钢)钢水完全浇注到模具中的时间为15s。

实施例6

本实施例提供一种预制体和耐磨件，与实施例2的区别仅在于：耐磨件制备的过程中，挤压铸造的压力为300MPa。

实施例7

本实施例提供一种预制体和耐磨件，与实施例2的区别仅在于：耐磨件制备的热处理过程中，将粗耐磨件快速升温至650℃，不控制升温速率，保温1h。然后升温至980℃，保温4h后开炉取出。

对比例1

本对比例提供一种预制体和耐磨件，与实施例2的区别仅在于：

预制体的制备过程中，不采用泡沫或石蜡，直接将ZTA陶瓷颗粒、无机耐高温胶和硅酸钠的混合物放入预制体模具中，得到的预制体没有第一孔道和第二孔道。

对比例2

本对比例提供一种预制体和耐磨件，与实施例2的区别仅在于：

预制体的制备过程中，不采用预置钢块，不设置泡沫或石蜡，直接将ZTA陶瓷颗粒、无机耐高温胶和硅酸钠的混合物放入预制体模具中，得到的预制体为陶瓷颗粒预制体。

对比例3

本对比例提供一种预制体和耐磨件，与实施例3的区别仅在于：

耐磨件的制备过程中，钢水浇注完后，不进行挤压铸造，直接进行保压降温和埋砂降温，去掉模具后得到粗耐磨件，对粗耐磨件进行热处理。

对比例4

本对比例提供一种预制体和耐磨件，与实施例3的区别仅在于：

耐磨件的制备过程中，保压降温后，不进行埋砂降温，直接去掉模具，对粗耐磨件进行热处理。

对比例5

本对比例提供一种预制体和耐磨件，与实施例3的区别仅在于：

耐磨件制备的热处理过程中，将粗耐磨件快速升温至650℃，不控制升温速率，保温1h。然后升温至980℃，保温4h后开炉取出。

对实施例和对比例提供的耐磨件进行性能检测得，实施例提供的耐磨件的硬度较高、冲击韧性较好和耐磨寿命较长。实施例提供的耐磨件的硬度可达50HRC、冲击韧性在10J/cm²以上，耐磨寿命是高锰钢的3倍以上。

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种预制体，其特征在于，包括陶瓷基体和预埋于所述陶瓷基体的钢块，所述陶瓷基体设有孔道，所述孔道的一端延伸至所述陶瓷基体的表面，另一端靠近所述钢块。

2.根据权利要求1所述的预制体，其特征在于，所述陶瓷基体具有第一表面、与所述第一表面相对设置的第二表面以及围合设置的侧面，所述陶瓷基体设有多个第一孔道和多个第二孔道，所述第一孔道的一端延伸至所述陶瓷基体的第一表面，另一端靠近所述钢块；所述第二孔道的一端延伸至所述陶瓷基体的侧面，且靠近所述陶瓷基体的第一表面的边缘处，另一端靠近所述钢块。

3.一种如权利要求1或2所述的预制体的制备方法，其特征在于，包括：将预置钢块和填充剂放入预制体模具的预设位置，然后将陶瓷颗粒、无机耐高温胶和硅酸钠的混合物放入所述预制体模具中，再将填充后的预制体模具预热保温后进行加热烧结。

4.根据权利要求3所述的预制体的制备方法，其特征在于，所述填充后的预制体模具在100℃-200℃的条件下预热保温0.5h-1h，在800℃-1000℃的条件下烧结0.2h-1h。

5.一种耐磨件的制备方法，其特征在于，包括：将钢水浇注到放置有经过预热的如权利要求1所述的预制体的模具中，挤压铸造后，再进行保压降温和埋砂降温，去掉模具后得到粗耐磨件；

对所述粗耐磨件进行热处理。

6.根据权利要求5所述的耐磨件的制备方法，其特征在于，所述钢水完全浇注到所述模具中的时间小于10s。

7.根据权利要求5所述的耐磨件的制备方法，其特征在于，所述挤压铸造的压力为80MPa-220MPa。

8.根据权利要求5所述的耐磨件的制备方法，其特征在于，对所述粗耐磨件进行热处理的步骤包括：将所述粗耐磨件逐渐升温至600℃-650℃，保温后升温至980℃，淬火至100℃-200℃后，埋砂降温，再加热升温至200℃，保温后冷却。

9.根据权利要求8所述的耐磨件的制备方法，其特征在于，所述粗耐磨件以1-3℃/min的升温速率升温至600℃-650℃。

10.一种耐磨件，其特征在于，由如权利要求5-9任一项所述的制备方法制得。

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