CN114589298A - 一种原位TiC增强钢铁基锤头复合材料、制备方法及应用 - Google Patents
一种原位TiC增强钢铁基锤头复合材料、制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114589298A CN114589298A CN202111619405.XA CN202111619405A CN114589298A CN 114589298 A CN114589298 A CN 114589298A CN 202111619405 A CN202111619405 A CN 202111619405A CN 114589298 A CN114589298 A CN 114589298A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- tic
- situ
- composite material
- reinforced steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 73
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 40
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 84
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 78
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 33
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 19
- 239000000411 inducer Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 32
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 23
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 16
- 241000251131 Sphyrna Species 0.000 claims description 14
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 10
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 7
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 8
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 7
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910033181 TiB2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000617 Mangalloy Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 2
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 mines Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011208 reinforced composite material Substances 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D23/00—Casting processes not provided for in groups B22D1/00 - B22D21/00
- B22D23/04—Casting by dipping
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
- B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
- B02C13/00—Disintegrating by mills having rotary beater elements ; Hammer mills
- B02C13/26—Details
- B02C13/28—Shape or construction of beater elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
- C04B35/5607—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides
- C04B35/5611—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on refractory metal carbides based on titanium carbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
- C04B35/65—Reaction sintering of free metal- or free silicon-containing compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
- C04B2235/404—Refractory metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
- C04B2235/422—Carbon
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明属于复合材料技术领域，公开了一种原位TiC增强钢铁基复合材料制备方法及应用，所述原位TiC增强钢铁基复合材料的制备方法包括：将Ti粉与C粉相互混合，添加诱导剂，通过高应力挤压、破碎制备得到TiC粉体颗粒；经过原位反应，形成宏、微观多尺度TiC颗粒增强钢铁基复合材料。本发明利用原位反应制备TiC颗粒增强钢钢铁基复合材料，TiC颗粒与钢铁基体之间界面呈冶金结合，提高界面结合强度；通过添加不同含量诱导剂，改变原位反应进程，控制反应进度，对原位形成的TiC颗粒形状、尺寸及分布进行精准控制；通过挤压、破碎获得陶瓷颗粒，对复合区域进行结构设计，实现多尺度调控，适用于不同结构抗冲击耐磨部件的制备。
Description
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，尤其涉及一种原位TiC增强钢铁基复合材料制备方法及应用。
背景技术
目前，锤头等部件是水泥、矿山、建材等行业锤式破碎机上的关键部件，消耗量巨大。传统的破碎机锤头有高锰钢、高铬铸铁及马氏体合金钢等，在冲击载荷下，传统的锤头难以满足高消耗的现代化生产需要。低寿命的锤头增加了停机更换的次数，增加了运行成本，降低了设备的生产效率。因此，提高锤头的使用寿命有其必要性。
发明专利CN101905185A公布了一种破碎机用原位陶瓷局部增强复合材料锤头及其制备方法，其采用高温自蔓延技术，在锤头部位形成柱状TiB2/TiC或者TiB2/TiN陶瓷增强颗粒，提高锤头的抗磨损性能。其柱状反应距离长，厚度大，在自蔓延过程中可能存在内部发气造成的缺陷，提升了产品的次品率。发明专利CN103302267A公布了一种原位合成TiB2+TiC双相颗粒增强钢钢铁基表面耐磨超硬钢的制备方法及超硬钢，其在铸件表面涂覆粉末膏剂，通过SHS法在铸件表面形成TiB2+TiC双相颗粒增强的耐磨层，其缺点在于复合深度有限，材料抗磨性能的提升受到约束。发明专利CN108286010A公布了一种原位形成TiC增强高铬铸铁耐磨材料及其制备方法，其采用高温烧结的方法，通过Ti3AlC2原位分解获得TiC增强钢铁基复合材料，其缺点在于分解出的TiC颗粒的含量、尺寸不易控制，无法调控材料表面抗磨性能。以上问题不能得到很好的解决，将无法从根本上去提高锤头等耐磨材料的使用寿命。因此，亟需设计一种新的原位TiC增强钢铁基锤头复合材料及其制备方法。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)现有原位陶瓷局部增强复合材料锤头的制备方法中，柱状反应距离长，厚度大，在自蔓延过程中可能存在内部发气造成的缺陷，提升产品次品率。
(2)现有原位合成TiB2+TiC双相颗粒增强钢铁基表面耐磨超硬钢的制备方法中，复合深度有限，材料抗磨性能的提升受到约束。
(3)现有原位形成TiC增强高铬铸铁耐磨材料的制备方法中，分解出的TiC颗粒的含量、尺寸不易控制，无法调控材料表面抗磨性能，无法从根本上去提高锤头等耐磨材料的使用寿命。
解决以上问题及缺陷的难度为：通过原位反应制备陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料，难以对反应进程、反应产物分布及其种类进行控制。
解决以上问题及缺陷的意义为：通过对原位反应形成TiC颗粒增强钢铁基复合材料过程中的反应进程、反应产物的精准控制，对反应产物进行调控，在反应可控制条件下，提高钢铁基复合材料在高应力高冲击工况下抗磨损性能。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种原位TiC增强钢铁基锤头复合材料、制备方法及应用。
本发明是这样实现的，一种原位TiC增强钢铁基锤头复合材料的制备方法，所述原位TiC增强钢铁基锤头复合材料的制备方法将Ti粉与C粉相互混合，添加诱导剂，通过高应力挤压、破碎制备得到TiC粉体颗粒；经过原位反应，形成宏、微观多尺度的TiC颗粒增强钢钢铁基复合材料。
进一步，所述原位TiC增强钢铁基复合材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，按比例称取C粉与Ti粉，向其中加入一定量的球磨试剂混合后放入真空球磨机球罐里，向其中通入氩气，在氩气保护条件下球磨，使C粉与Ti粉混合均匀；
步骤二，将球磨后的混合粉体在真空条件下进行干燥，将干燥后的粉体再与一定比例的诱导剂进行真空低速球磨混合，使诱导剂与混合粉体混合均匀，待用；
步骤三，对步骤二中所述的混合粉体经过螺旋轴输送，通过对辊机挤压后获得粉体条，将粉体条进行破碎，得到TiC粉体颗粒，实现对TiC陶瓷颗粒粒度的精准控制；
步骤四，将TiC粉体颗粒制备成预制体，放置工作面处，浇注高温金属液，通过原位反应获得所需要的TiC颗粒增强钢铁基复合材料抗冲击耐磨部件，TiC颗粒在复合区域呈现宏、微观多尺度分布，实现TiC颗粒在钢铁基体中分布的控制性。
进一步，步骤一中，所述C粉、Ti粉尺寸为10μm～100μm，其中Ti粉纯度在99.99％及以上，降低其他反应产物的可能性。
进一步，步骤一中，所述球磨时间为6～10h，提高反应进程。
进一步，步骤二中，所述诱导剂为铬粉、钼粉、铝粉、镍粉、铁粉及其混合粉体，含量为TiC粉体的5wt.％～30wt.％，对反应进程进行可控。
进一步，步骤二中，所述真空低速球磨混合时间为10～20h，进一步使粉体混合均匀，防止混合过程中发生氧化。
进一步，步骤三中，所述辊机压力为1MPa～50MPa，颗粒的抗压强度为1～8MPa，颗粒尺寸为0.2mm～6mm，提高铸渗性能。
进一步，步骤四中，所述通过原位反应形成的TiC颗粒为球状或者虫状，体积分数为30％～80％，TiC颗粒在宏观上呈现毫米级、在微观上呈现微米级的多尺度结构。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述的原位TiC增强钢铁基锤头复合材料的制备方法制备得到的原位TiC增强钢铁基锤头复合材料。
本发明的另一目的在于提供一种所述的原位TiC增强钢铁基锤头复合材料在制备抗冲击耐磨部件中的应用。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的原位TiC增强钢铁基锤头复合材料，将C粉与Ti粉球磨混合后，通过挤压造粒，优化结构后制备成预制体，置于耐磨部件抗磨部位，熔融浇注后通过原位反应生成TiC颗粒增强钢基复合材料，TiC颗粒在钢基体中结构性多尺度分布，从而提高了耐磨部件的抗冲击性。
本发明提供的原位反应制备TiC颗粒增强钢钢铁基复合材料的制备原理为：将碳粉和钛粉按原子1：1进行配比，高温金属液促使碳粉和钛粉按C+Ti＝TiC进行反应，该反应是放热反应，一旦反应启动，会迅速的释放出大量的热，促进周围C粉颗粒与Ti粉颗粒之间的相互结合，并利于钢铁金属液的浸渗。诱导剂含量的变化，可以控制该反应程度的进度，从而更好控制原位形成的TiC颗粒的尺寸、形状及其分布。
本发明方法利用原位反应制备TiC颗粒增强钢钢铁基复合材料，TiC颗粒与钢钢铁基体之间界面呈冶金结合，提高界面结合强度；本发明通过添加不同含量的诱导剂，改变原位反应的进程，可以控制反应进度，从而可以对原位形成的TiC颗粒形状、尺寸及分布进行精准控制；本发明通过挤压、破碎获得陶瓷颗粒，可以对复合区域进行结构上的设计，实现多尺度的调控，适用于不同结构抗冲击耐磨部件的制备。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明实施例提供的原位TiC增强钢铁基锤头复合材料的制备方法流程图。
图2是本发明实施例提供的TiC增强钢铁基层状复合材料锤头示意图；
图3是本发明实施例提供的TiC增强钢基蜂窝状复合材料锤头示意图；
图4是本发明实施例提供的TiC增强高铬铸钢铁基复合材料板锤示意图；
图中：1、TiC颗粒宏观区域；2、TiC颗粒微观区域；3、金属基体；4、锤头基体区域；5、锤头复合区域；6、蜂窝结构；7、板锤。
图5是本发明实施例制备的原位TiC颗粒增强Mn13基复合锤头效果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种原位TiC增强钢铁基锤头复合材料、制备方法及应用，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的原位TiC增强钢铁基锤头复合材料的制备方法包括以下步骤：
S101，按比例称取C粉与Ti粉，向其中加入一定量的球磨试剂混合后放入真空球磨机球罐里，向其中通入氩气，在氩气保护条件下球磨6～10h；
S102，将球磨后的混合粉体在真空条件下进行干燥，将干燥后的粉体再与一定比例的诱导剂进行真空低速球磨混合10～20h后，待用；
S103，对S102中所述的混合粉体经过螺旋轴输送，通过对辊机挤压后获得粉体条，将粉体条进行破碎，得到TiC粉体颗粒；
S104，将TiC粉体颗粒制备成预制体，放置工作面处，浇注高温金属液，通过原位反应获得所需要的TiC颗粒增强钢钢铁基复合材料抗冲击耐磨部件，TiC颗粒在复合区域呈现宏、微观多尺度分布。
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
实施例1
如图2所示，本发明实施例提供的原位TiC颗粒增强钢铁基层状复合材料的锤头制备方法，具体步骤如下：
(1)按原子1:1称取C粉与Ti粉，向其中加入一定量的球磨试剂混合后放入真空球磨机球罐里，向其中通入氩气，在氩气保护条件下球磨10小时。
(2)把球磨后的混合粉体在真空条件下进行干燥，将干燥后的粉体再与其质量20％的诱导剂进行真空低速球磨混合，混合15小时后，待用。
(3)对(2)中所述的混合粉体经过螺旋轴输送，通过对辊机挤压后获得粉体条，将粉体条进行破碎，得到强度5MPa左右的TiC粉体颗粒，颗粒大小为2mm；
(4)将TiC粉体颗粒制备成预制体，放置锤头工作处，浇注高温金属液，通过原位反应获得所需要的TiC颗粒增强钢铁基层状复合材料抗冲击耐磨部件，TiC颗粒在复合区域呈现宏、微观多尺度分布。
本实施例的原位TiC颗粒增强钢铁基层状复合材料的锤头抗冲击磨损性能是高铬铸铁的3倍以上。
实施例2
如图3所示，本发明实施例提供的原位TiC颗粒增强钢铁基蜂窝状复合材料的锤头制备方法，具体步骤如下：
(1)按原子1:1称取C粉与Ti粉，向其中加入一定量的球磨试剂混合后放入真空球磨机球罐里，向其中通入氩气，在氩气保护条件下球磨8小时。
(2)把球磨后的混合粉体在真空条件下进行干燥，将干燥后的粉体再与其质量20％的诱导剂进行真空低速球磨混合，混合12小时后，待用。
(3)对(2)中所述的混合粉体经过螺旋轴输送，通过对辊机挤压后获得粉体条，将粉体条进行破碎，得到强度4MPa左右的TiC粉体颗粒，颗粒大小为2～3mm；
(4)将TiC粉体颗粒制备成蜂窝状预制体，放置锤头工作处，浇注高温金属液，通过原位反应获得所需要的TiC颗粒增强钢钢铁基蜂窝状复合材料抗冲击耐磨部件，TiC颗粒在复合区域呈现宏、微观多尺度分布。
本实施例的原位TiC颗粒增强钢铁基蜂窝状复合材料的锤头抗冲击磨损性能是高铬铸铁的2.5倍以上。
实施例3
如图4所示，本发明实施例提供的原位TiC颗粒增强钢铁基复合材料的板锤制备方法，具体步骤如下：
(1)按原子1:1称取C粉与Ti粉，向其中加入一定量的球磨试剂混合后放入真空球磨机球罐里，向其中通入氩气，在氩气保护条件下球磨9小时。
(2)把球磨后的混合粉体在真空条件下进行干燥，将干燥后的粉体再与其质量35％的诱导剂进行真空低速球磨混合，混合15小时后，待用。
(3)对(2)中所述的混合粉体经过螺旋轴输送，通过对辊机挤压后获得粉体条，将粉体条进行破碎，得到强度6MPa左右的TiC粉体颗粒，颗粒大小为3mm；
(4)将TiC粉体颗粒制备成预制体，放置板锤工作处，浇注高温金属液，通过原位反应获得所需要的TiC颗粒增强钢钢铁基复合材料抗冲击耐磨部件，TiC颗粒在复合区域呈现宏、微观多尺度分布。
本实施例的原位TiC颗粒增强钢铁基复合材料的板锤抗冲击磨损性能是高铬铸铁的3倍以上。
实施例4
本发明实施例提供的原位TiC颗粒增强合金钢基复合材料的板锤制备方法，具体步骤如下：
(1)按原子1:1称取C粉与Ti粉，向其中加入一定量的球磨试剂混合后放入真空球磨机球罐里，向其中通入氩气，在氩气保护条件下球磨10小时。
(2)把球磨后的混合粉体在真空条件下进行干燥，将干燥后的粉体再与其质量40％的诱导剂进行真空低速球磨混合，混合12小时后，待用。
(3)对(2)中所述的混合粉体经过螺旋轴输送，通过对辊机挤压后获得粉体条，将粉体条进行破碎，得到强度5MPa左右的TiC粉体颗粒，颗粒大小为2mm；
(4)将TiC粉体颗粒制备成预制体，放置板锤工作处，浇注高温金属液，通过原位反应获得所需要的TiC颗粒增强钢基复合材料抗冲击耐磨部件，TiC颗粒在复合区域呈现宏、微观多尺度分布。
本实施例的原位TiC颗粒增强钢基复合材料的锤头抗冲击磨损性能是合金钢的3倍以上。
如图5所示，本发明实施例制备的原位TiC颗粒增强Mn13基复合锤头，其在高冲击工况下，在破碎机熟料环境下，熟料温度在200～300℃，使用寿命较普通的堆焊高锰钢锤头提高1.5倍～2倍。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种原位TiC增强钢铁基锤头复合材料的制备方法，其特征在于，所述原位TiC增强钢铁基锤头复合材料的制备方法将Ti粉与C粉相互混合，添加诱导剂，通过高应力挤压、破碎制备得到TiC粉体颗粒；经过原位反应，形成宏、微观多尺度的TiC颗粒增强钢铁基复合材料。
2.如权利要求1所述的原位TiC增强钢铁基锤头复合材料的制备方法，其特征在于，所述原位TiC增强钢铁基锤头复合材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，按比例称取C粉与Ti粉，向其中加入一定量的球磨试剂混合后放入真空球磨机球罐里，向其中通入氩气，在氩气保护条件下球磨；
步骤二，将球磨后的混合粉体在真空条件下进行干燥，将干燥后的粉体再与一定比例的诱导剂进行真空低速球磨混合，待用；
步骤三，对步骤二中所述的混合粉体经过螺旋轴输送，通过对辊机挤压后获得粉体条，将粉体条进行破碎，得到TiC粉体颗粒；
步骤四，将TiC粉体颗粒制备成预制体，放置工作面处，浇注高温金属液，通过原位反应获得所需要的TiC颗粒增强钢钢铁基复合材料抗冲击耐磨部件，TiC颗粒在复合区域呈现宏、微观多尺度分布。
3.如权利要求2所述的原位TiC增强钢铁基锤头复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述C粉、Ti粉尺寸为10μm～100μm，其中Ti粉纯度在99.99％及以上。
4.如权利要求2所述的原位TiC增强钢铁基锤头复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述球磨时间为6～10h。
5.如权利要求2所述的原位TiC增强钢铁基锤头复合材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述诱导剂为铬粉、钼粉、铝粉、镍粉、铁粉及其混合粉体，含量为TiC粉体的5wt.％～30wt.％。
6.如权利要求2所述的原位TiC增强钢铁基锤头复合材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，所述真空低速球磨混合时间为10～20h。
7.如权利要求2所述的原位TiC增强钢铁基锤头复合材料的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述辊机压力为1MPa～50MPa，颗粒的抗压强度为1～8MPa，颗粒尺寸为0.2mm～6mm。
8.如权利要求2所述的原位TiC增强钢铁基锤头复合材料的制备方法，其特征在于，步骤四中，所述通过原位反应形成的TiC颗粒为球状或者虫状，体积分数为30％～80％，TiC颗粒在宏观上呈现毫米级、在微观上呈现微米级的多尺度结构。
9.一种由权利要求1～8任意一项所述原位TiC增强钢铁基复合材料的制备方法制备得到的原位TiC增强钢铁基复合材料。
10.一种如权利要求9所述原位TiC增强钢铁基复合材料在制备抗冲击耐磨部件中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111619405.XA CN114589298A (zh) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 一种原位TiC增强钢铁基锤头复合材料、制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111619405.XA CN114589298A (zh) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 一种原位TiC增强钢铁基锤头复合材料、制备方法及应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114589298A true CN114589298A (zh) | 2022-06-07 |
Family
ID=81803686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111619405.XA Pending CN114589298A (zh) | 2021-12-27 | 2021-12-27 | 一种原位TiC增强钢铁基锤头复合材料、制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114589298A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115255354A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-11-01 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 一种有序结构高铬铸铁耐磨材料的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101905185A (zh) * | 2010-04-12 | 2010-12-08 | 吉林大学 | 一种破碎机用原位陶瓷局部增强复合材料锤头及制备方法 |
| CN107587043A (zh) * | 2017-08-24 | 2018-01-16 | 昆明理工大学 | 反应诱导浸渗陶瓷颗粒增强钢基复合材料锤头的制备方法 |
| CN113755737A (zh) * | 2021-09-10 | 2021-12-07 | 昆明理工大学 | 双尺度颗粒增强金属基构型复合材料、制备方法及应用 |
-
2021
- 2021-12-27 CN CN202111619405.XA patent/CN114589298A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101905185A (zh) * | 2010-04-12 | 2010-12-08 | 吉林大学 | 一种破碎机用原位陶瓷局部增强复合材料锤头及制备方法 |
| CN107587043A (zh) * | 2017-08-24 | 2018-01-16 | 昆明理工大学 | 反应诱导浸渗陶瓷颗粒增强钢基复合材料锤头的制备方法 |
| CN113755737A (zh) * | 2021-09-10 | 2021-12-07 | 昆明理工大学 | 双尺度颗粒增强金属基构型复合材料、制备方法及应用 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115255354A (zh) * | 2022-09-28 | 2022-11-01 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 一种有序结构高铬铸铁耐磨材料的制备方法 |
| CN115255354B (zh) * | 2022-09-28 | 2022-12-20 | 西安稀有金属材料研究院有限公司 | 一种有序结构高铬铸铁耐磨材料的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103769563B (zh) | 一种活性元素烧结zta颗粒增强钢铁基复合磨辊及磨盘的制备方法 | |
| CN103418790B (zh) | 一种金属陶瓷复合耐磨制品及其制备方法 | |
| CN111482579B (zh) | 一种耐磨钢结硬质合金复合锤头及其制造方法 | |
| CN101899585B (zh) | 复合耐磨件的预制体及用该预制体制造耐磨件的方法 | |
| JP4222944B2 (ja) | 強化された摩耗抵抗性を持つ鋳造部品 | |
| CN101899586B (zh) | 一种复合材料预制体的制备工艺 | |
| CN100482350C (zh) | 碳化钨颗粒增强金属基复合材料耐磨磨辊及其制备工艺 | |
| CN103785841B (zh) | 一种浆料涂挂zta增强钢铁基复合耐磨件的制备方法 | |
| CN101898238A (zh) | 陶瓷颗粒增强复合耐磨件及其制造方法 | |
| CN102423799A (zh) | 原位合成钢结硬质合金铸造复合锤头的方法及锤头 | |
| CN102211196A (zh) | 陶瓷增强金属基耐磨复合材料及制备方法 | |
| CN113755737B (zh) | 双尺度颗粒增强金属基构型复合材料、制备方法及应用 | |
| CN109277576B (zh) | 钢-碳化物/铁-钢多层复合耐磨材料及其制备方法 | |
| CN102513520A (zh) | 一种耐热疲劳的耐磨层状颗粒增强复合材料的制备方法 | |
| CN101884948B (zh) | 一种复合球磨机衬板及其制备方法 | |
| CN101905185B (zh) | 一种破碎机用原位陶瓷局部增强复合材料锤头及制备方法 | |
| CN114570481B (zh) | 一种高铬铸铁基zta陶瓷复合材料反击式破碎机板锤及其制造方法 | |
| CN114589298A (zh) | 一种原位TiC增强钢铁基锤头复合材料、制备方法及应用 | |
| CN1307017C (zh) | 一种复合材料锤头及其铸造方法 | |
| CN101885069B (zh) | 一种粉末高速钢与结构钢双金属复合材料的制造方法 | |
| CN114939646A (zh) | 一种TiC金属陶瓷颗粒增强复合耐磨磨辊及其制备工艺 | |
| CN103736549B (zh) | 一种立磨机金属基陶瓷复合材料磨辊的制备方法 | |
| CN114570483B (zh) | 一种马氏体/贝氏体钢基zta陶瓷复合材料反击式破碎机板锤及其制造方法 | |
| CN109351405A (zh) | 一种复合材料轧臼壁及其制备方法 | |
| CN114682755A (zh) | 一种耐磨镶嵌块增强钢铁基复合材料、制备方法及应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |