CN115652130A - 一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料及其制备方法，涉及耐磨材料的领域，制备方法包括以下步骤：S1、将陶瓷颗粒和液态无机胶混合；S2、将陶瓷颗粒和液态无机胶混合物与合金粉末均匀混合，装入模具中压实得到预制陶瓷坯体，将所述预制陶瓷坯体先升温至80~120℃保温0.5~1h，然后升温至250~350℃保温2~4h，随炉冷却后得到多孔陶瓷预制体；S3、将所述多孔陶瓷预制体置于型腔中，另取合金粉末加热熔融得到合金熔体，将合金熔体浇铸于型腔中，冷却；S4、向型腔中浇铸金属熔体，冷却后制得陶瓷颗粒增强金属耐磨材料。本申请可以有效提升陶瓷颗粒与金属熔体之间的润湿性，提升产品的耐磨性和结构强度。
Description
技术领域
本申请涉及耐磨合金材料的领域，尤其是涉及一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料及其制备方法。
背景技术
陶瓷颗粒增强金属耐磨材料是将金属和陶瓷复合制得的新型复合耐磨材料，其不仅具有金属材料的高强度、良好的塑性和冲击韧性，还具备陶瓷材料的高硬度、高耐磨性，解决了传统耐磨材料耐磨性与强韧性相互制约的难题。
当前陶瓷增强金属复合耐磨材料常见的方法有粉末冶金法、固体分散法、喷射沉积法和铸渗法等，铸渗法是利用高温金属液对陶瓷预制体的熔渗实现陶瓷颗粒在金属基体中的弥散分布。铸渗法对金属基体和陶瓷强化颗粒之间的润湿性能具有很高的要求，并且在铸造的过程中，陶瓷增强颗粒在遇到高温的金属液时，极易发生界面反应，发生溶解、扩散和元素偏聚等问题，对最终反应生成的产物的复合材料界面的结构和性能产生很大的影响，因此，如何改善陶瓷增强颗粒与金属液之间的润湿性能，增强复合材料界面的结构强度，是获得具有更好耐磨性能产品的关键。
发明内容
针对上述技术问题，本申请提供一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料及其制备方法，有利于提升陶瓷增强颗粒与金属液之间的润湿性能，降低复合材料界面层的脆性，进而增强复合材料的耐磨性能和结构强度。
第一方面，本申请提供一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将陶瓷颗粒和液态无机胶混合，使液态无机胶充分包覆在陶瓷颗粒表面；
S2、将陶瓷颗粒与合金粉末均匀混合，装入模具中压实得到预制陶瓷坯体，将所述预制陶瓷坯体先升温至80~120℃保温0.5~1h，然后升温至250~350℃保温2~4h，随炉冷却后得到多孔陶瓷预制体；
S3、将所述多孔陶瓷预制体置于型腔中，另取合金粉末加热熔融得到合金熔体，将合金熔体浇铸于型腔中，冷却至850~950℃使合金熔体初步凝固；
S4、向型腔中浇铸金属熔体，金属熔体出炉温度为1400~1550℃，冷却后制得陶瓷颗粒增强金属耐磨材料。
通过采用上述技术方案，在进行金属熔体浇铸之前先与合金粉末混合，通过液态无机胶将合金粉末均匀包覆在陶瓷颗粒的外侧，在进行金属熔体的浇铸过程中，合金粉末在金属熔体的高温下发生部分溶解，形成一层包覆陶瓷颗粒的金属过渡层，一方面可以提高陶瓷增强体与金属熔体之间的润湿性能，另一方面，金属过渡层可以改善界面处的化学成分组成，减少在高温下陶瓷颗粒发生反应后脆性相在界面位置的析出，降低高温对陶瓷颗粒造成的损伤，使得制成的陶瓷颗粒增强金属耐磨材料保持高的结构强度，具有更好的耐磨表现。
在进行金属熔体浇铸之前先浇铸一层合金熔体，合金熔体在浇铸的过程中可以初步渗入陶瓷颗粒之间的孔隙中，并且使多孔陶瓷预制体和金属熔体界面之间合金过渡层得到加强，在界面位置的金属过渡层与陶瓷颗粒表面形成的金属过渡层形成良好的一体结合效果，进一步提升陶瓷颗粒增强金属耐磨材料保持高的结构强度。
可选的，所述陶瓷颗粒的粒度为2.5~8㎜。
进一步优选，所述陶瓷颗粒的粒度分布为：2.5~5㎜粒径范围的颗粒质量分数为65~85%，5~8㎜粒径范围颗粒的质量分数为15~35%。
通过采用上述技术方案，陶瓷颗粒按照不同粒径大小进行复配，在小粒径陶瓷颗粒的基础上配合少量的大粒径陶瓷颗粒，大粒径陶瓷颗粒可以使得多孔陶瓷预制体中产生较大的孔隙，在后续浇铸合金熔体的过程中，合金熔体可以顺利渗入多孔陶瓷预制体的间隙的同时不会完全封堵多孔陶瓷预制体上的孔隙，便于后续金属熔体的渗入浇铸。
进一步优选，陶瓷颗粒增强金属耐磨材料的制备方法包括以下步骤：
S1、取粒径为2.5~5㎜的陶瓷颗粒和液态无机胶混合，使液态无机胶充分包覆在陶瓷颗粒表面，加入合金粉末混合均匀，升温至100~150℃初步固化10~30min，然后加入5~8㎜粒径的陶瓷颗粒混合；
S2、将混合物装入模具中压实得到预制陶瓷坯体，将所述预制陶瓷坯体先升温至80~120℃保温0.5~1h，然后升温至250~350℃保温2~4h，随炉冷却后得到多孔陶瓷预制体；
S3、将所述多孔陶瓷预制体置于型腔中，另取合金粉末加热熔融得到合金熔体，将合金熔体浇铸于型腔中，冷却至850~950℃使合金熔体初步凝固，然后浇铸金属熔体，金属熔体出炉温度为1350~1450℃，冷却后制得陶瓷颗粒增强金属耐磨材料。
通过采用上述技术方案，陶瓷颗粒选用不同粒径范围的颗粒进行配合使用，使用较小粒径的陶瓷颗粒与合金粉末粘结混合，使合金粉末粘合附着在粒径较小的陶瓷颗粒，然后经过初步固化，液态无机胶的流动性和粘接性能减弱，然后再与大颗粒陶瓷颗粒共混，大颗粒陶瓷颗粒可以与小颗粒混合但不会形成较强的粘接作用，即大颗粒陶瓷颗粒上黏附的合金粉末较少，并且混合后在压制的过程中可以在预知陶瓷坯体中形成较大的孔隙，在浇铸合金熔体的过程中，合金熔体会渗透进入较大陶瓷颗粒之间的间隙并附着在大颗粒陶瓷表面，同时不会完全堵塞多孔陶瓷预制体内部所有的孔隙，使得后续浇铸金属熔体时也可以很好地渗入，便于后续合金熔体和金属熔体的浇铸填充。
可选的，步骤S3中，合金熔体占陶瓷颗粒的质量百分比为5~12%。
通过采用上述技术方案，在浇铸金属熔体之前浇铸一层合金熔体熔体，合金熔体渗透并包裹在多孔陶瓷预制体中的陶瓷颗粒表面，在金属熔体和多孔陶瓷预制体的浇铸界面形成一层过渡金属层，该过渡金属层与附着在陶瓷颗粒表面的合金粉末熔融后形成的过渡金属层一体结合，使制得的耐磨材料中金属层与陶瓷耐磨层之间形成稳定的复合结合层，提升结合强度和耐磨材料的韧性。
可选的，所述陶瓷颗粒包括碳化硅、碳化硼、碳化锆、碳化钨、氧化铝、ZTA、氮化硅中的一种或多种组合。
可选的，所述合金粉末为镍铜合金、镁铝合金和铝镁硅合金中的一种或多种组合。
进一步优选，所述合金粉末包括镍铜合金和镁铝合金，且镍铜合金的重量占比不低于70%。
通过采用上述技术方案，镍铜合金粉末包覆在陶瓷颗粒表面，在浇铸高温金属熔体的过程中，镍铜合金粉末发生溶解在陶瓷颗粒表面形成Ni-Cu合金层，Ni-Cu合金层可以提高陶瓷颗粒与金属熔体之间的润湿性，同时也可以使复合界面具备Ni-Cu合金的耐腐蚀性，降低复合界面的脆性。镁铝合金在高温下可与陶瓷颗粒发生界面反应，尤其是与氧化铝陶瓷颗粒，可以在复合界面处生成nMgO·mAl2O3结构，nMgO·mAl2O3可以与氧化铝以及金属熔体形成具有强大结合性的复合界面，起到增加陶瓷颗粒与金属熔体润湿性并提高界面结合强度的双重效果、
可选的，所述合金粉末的粒度为10~100μm。
可选的，步骤S4中，冷却过程包括：先以5~8℃/min的降温速率冷却至600~800℃，然后保温5~8h，然后以1~5℃/min的降温速率冷却至300~350℃，然后自然冷却至室温。
通过采用上述技术方案，在高温环境下，陶瓷颗粒与高温金属液之间的大多数元素的活性均会明显增加，进行扩散并发生强烈的界面反应，将金属熔体浇铸到多孔陶瓷预制体上后，在金属熔体发生熔渗后，以较快的温度降温，避免复合界面长时间在高温环境下发生过于剧烈的界面反应，降温至600~800℃以后，复合界面的扩散反应明显放缓，在此温度下进行保温完成后续的合金化和界面反应过程，减少复合界面脆性相的产生。
可选的，所述无机胶为硅酸盐无机胶。
可选的，所述金属熔体为高铬铸铁、硬质合金、碳钢中的一种或几种的混合。
第二方面，本申请提供一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料，采用如下的技术方案：
一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料，由上述方法制得，所述液态无机胶、合金粉末以及陶瓷颗粒的质量比为(1~3):(8~20):100。
通过采用上述技术方案，合金粉末在高温金属熔体浇铸的过程中会发生一系列的反应，在陶瓷颗粒与金属熔体复合界面形成一层金属过渡层，增强陶瓷颗粒与金属熔体之间的润湿性，合金粉末用量过多会使得金属过渡层厚度过厚，导致复合界面脆性相增加，产物的结构强度降低；而合金粉末的添加量过低时，难以形成稳定的金属过度层，不能起到很好的提升陶瓷颗粒与金属熔体之间润湿性的作用。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.采用铸渗法制备陶瓷颗粒增强金属耐磨材料，在陶瓷颗粒表面裹覆一层合金粉末，在进行金属熔体高温作用下合金粉末发生溶解、扩散等界面反应，在陶瓷颗粒和金属熔体复合界面形成一层金属过渡层，有效增强陶瓷颗粒与金属熔体之间的润湿性的同时改善复合界面处的化学成分组成，减少陶瓷颗粒在高温下脆性相的析出产生，提高产物的结构强度和耐磨性能。
2. 在进行金属熔体浇铸之前先浇铸一层合金熔体，合金熔体在浇注的过程中可以初步渗入陶瓷颗粒之间的孔隙中，并且使多孔陶瓷预制体和金属熔体界面之间合金过渡层得到加强，在界面位置的金属过渡层与陶瓷颗粒表面形成的金属过渡层形成良好的一体结合效果，进一步提升陶瓷颗粒增强金属耐磨材料保持高的结构强度。
3. 陶瓷颗粒选用不同粒径范围的颗粒进行配合使用，使用较小粒径的陶瓷颗粒与合金粉末粘结混合，使合金粉末粘合附着在粒径较小的陶瓷颗粒，然后经过初步固化，液态无机胶的流动性和粘接性能减弱，然后再与大颗粒陶瓷颗粒共混，大颗粒陶瓷颗粒可以与小颗粒混合但不会形成较强的粘接作用，即大颗粒陶瓷颗粒上黏附的合金粉末较少，并且混合后在压制的过程中可以在预知陶瓷坯体中形成较大的孔隙，在浇铸合金熔体的过程中，合金熔体会渗透进入较大陶瓷颗粒之间的间隙并附着在大颗粒陶瓷表面，同时不会完全堵塞多孔陶瓷预制体内部所有的孔隙，使得后续浇铸金属熔体时也可以很好地渗入，便于后续合金熔体和金属熔体的浇铸填充。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细说明。需要说明的是，以下实施例中未注明具体者，均按照常规条件或制造商建议的条件进行；以下实施例中所用原料除特殊说明外均可来源于普通市售。
实施例1
一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料，通过以下方法制得：
S1、按1:8:100的质量比称取硅酸盐无机胶、镍铜合金粉末（型号：NCu28-2.5-1.5，粒度：10~30μm）和碳化硅陶瓷颗粒（粒度：2.5~5㎜），将硅酸盐无机胶均匀裹覆于碳化硅陶瓷颗粒表面；
S2、将镍铜合金粉末与裹覆有硅酸盐无机胶的碳化硅陶瓷颗粒均匀混合，然后装入模具，压实，得到预制陶瓷坯体；将预制陶瓷坯体置于烘箱中，升温至80℃保温1h，然后继续升温至250℃保温4h，随炉冷却，得到多孔陶瓷预制体；
S3、将多孔陶瓷预制体置于型腔中，称取占碳化硅陶瓷颗粒5wt%的镍铜合金粉末加热至950℃得到合金熔体，将合金熔体浇铸于型腔中，然后冷却至800℃，继续浇铸高铬铸铁金属熔体，金属熔体出炉温度为1450℃，浇铸结束后随炉冷却，成型后得到陶瓷颗粒增强金属耐磨材料。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，陶瓷颗粒中不混合合金粉末，其余均与实施例1保持一致。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，步骤S3中，不浇铸合金熔体，其余均与实施例1保持一致。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于，选用酚醛树脂胶粘剂代替无机胶，其余均与实施例1保持一致。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于，液态无机胶、陶瓷颗粒以及合金粉末一同混合后压制，其余均与实施例1保持一致。
对实施例1和对比例1~4中的制得的陶瓷颗粒增强金属耐磨材料进行硬度、冲击韧性和磨损性能检测，检测结果件下表1。
磨损性能测试方法如下：对陶瓷颗粒增强金属耐磨材料进行三体磨料磨损实验，每30min/磨程，经过5个磨程后取平均值计算磨损量。
表1：实施例1及对比例1~3性能检测结果
| 硬度（HRC） | 冲击韧性（J/cm<sup>2</sup>） | 磨损量（g） | |
| 实施例1 | 61 | 10.8 | 2.1 |
| 对比例1 | 56 | 7.6 | 3.8 |
| 对比例2 | 60 | 7.0 | 3.3 |
| 对比例3 | 58 | 8.1 | 3.5 |
| 对比例4 | 55 | 7.9 | 3.6 |
通过表1中数据可以看出，本申请技术方案中制得的陶瓷颗粒增强金属耐磨材料具有更好的硬度和耐磨性，并且具有较高的韧性。对比例1中在多孔陶瓷预制体制备过程中不添加合金粉末，得到的产品其硬度明显降低，并且更易磨损，这可能是因为在浇铸高温金属熔体的过程中，由于没有金属过渡层，导致陶瓷颗粒与金属熔体之间的润湿性变差，并且在剧烈的扩散反应下形成了较多的脆性相，影响了产品的性能。
对比例2中在金属熔体和多孔陶瓷预制体之间不浇铸合金熔体，可以看出，得到的陶瓷颗粒增强金属耐磨材料的冲击韧性有明显的减弱，其原因可能是多孔陶瓷预制体与金属熔体浇铸层之间的结合强度降低，导致产品的性能受到了一定的影响。
对比例3中选用有机胶粘剂酚醛树脂代替无机胶，可以看出，产品的硬度值有轻微下降，但是产品的磨损量明显增加并且冲击韧性减弱，分析其原因，可能是在高温环境下酚醛树脂胶粘剂发生反应释放出部分烟气产物，影响了复合界面的界面性能，导致复合界面处的结合强度变差。
对比例4中将压制成型的预制陶瓷坯体不经过高温烧结烘干直接浇铸金属熔体，得到的产物的硬度、中级韧性和耐磨性能均有所下降，分析其原因，可能是因为未经过烧结干燥，预制陶瓷坯体结构未完全稳定，在浇铸金属熔体时破坏了预制陶瓷坯体的结构特征，并且复合界面处产生了过多的脆性相和不稳定结构，影响到产物的硬度和结构强度。
实施例2
一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料，与实施例1的区别在于，陶瓷颗粒的粒径为5~8㎜，其余均与实施例1保持一致。
实施例3
一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料，与实施例1的区别在于，陶瓷颗粒的粒径分布为：2.5~5㎜粒径范围的占比为75wt%，5~8㎜粒径范围的占比为25wt%，其余均与实施例1保持一致。
实施例4
一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料，与实施例3的区别在于，陶瓷颗粒的混合方式不同，具体如下：
S1、取粒径为2.5~5㎜的陶瓷颗粒和液态无机胶混合，使液态无机胶充分包覆在陶瓷颗粒表面，加入合金粉末混合均匀，升温至100℃初步固化30min，然后加入5~8㎜粒径的陶瓷颗粒混合；
S2、将混合物装入模具中压实得到预制陶瓷坯体，将所述预制陶瓷坯体先升温至100℃保温1h，然后升温至300℃保温2h，随炉冷却后得到多孔陶瓷预制体；
S3、将所述多孔陶瓷预制体置于型腔中，另取合金粉末加热熔融得到合金熔体，将合金熔体浇铸于型腔中，冷却至850℃使合金熔体初步固化，然后浇铸金属熔体，金属熔体出炉温度为1450℃，冷却后制得陶瓷金属复合耐磨材料陶瓷颗粒增强金属耐磨材料。
其余均与实施例3保持一致。
实施例5
一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料，与实施例3的区别在于，合金熔体占陶瓷颗粒的质量百分比为12%，其余均与实施例3保持一致。
实施例6
一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料，与实施例3的区别在于，合金熔体占陶瓷颗粒的质量百分比为18%，其余均与实施例3保持一致。
实施例7
一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料，与实施例1的区别在于，陶瓷颗粒包括碳化硅陶瓷颗粒和氧化铝陶瓷颗粒，且碳化硅陶瓷颗粒与氧化铝陶瓷颗粒的质量比为8.5:1.5，其余均与实施例1保持一致。
实施例8
一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料，与实施例1的区别在于，合金粉末包括镍铜合金粉末和铝镁合金粉末（型号：5083），镍铜合金粉末和铝镁合金粉末的质量比为8：2，其余均与实施例4保持一致。
实施例2~8中陶瓷颗粒增强金属耐磨材料的性能检测结果见下表2。
表2：实施例2~8性能检测结果
| 硬度（HRC） | 冲击韧性（J/cm<sup>2</sup>） | 磨损量（g） | |
| 实施例2 | 63 | 10.1 | 2.2 |
| 实施例3 | 63 | 11.2 | 2.1 |
| 实施例4 | 68 | 12.8 | 1.5 |
| 实施例5 | 64 | 11.5 | 2.3 |
| 实施例6 | 62 | 10.3 | 2.4 |
| 实施例7 | 62 | 10.7 | 2.2 |
| 实施例8 | 65 | 11.1 | 1.8 |
通过表2中的数据可以看出，陶瓷颗粒类型的优选以及将不同粒径大小的陶瓷颗粒在不同的时机加入可以进一步提升制得的陶瓷颗粒增强金属耐磨材料的耐磨性能和机械强度。具体来看，实施例2~3中分别选用了不同的陶瓷颗粒并且试验了不同粒径大小的陶瓷颗粒在不同时机下添加对产品性能的影响。从表2中检测数据可以看出，实施例4中将不同粒径的陶瓷颗粒与合金粉末分开混合后进行合金熔体和金属熔体的浇铸，而得到的陶瓷颗粒增强金属耐磨材料的硬度、耐冲击性能和耐磨性均有一定的提升，尤其是耐磨材料的抗冲击性能的提升较为明显，说明在此条件下合金熔体在多孔陶瓷预制体界面形成的过渡金属层结合强度更高，与金属层之间的连接性能更好，并且脆性相析出更少。
实施例9
一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料，与实施例1的区别在于，液态无机胶、合金粉末和陶瓷颗粒的质量比为3:8:100，其余均与实施例1保持一致。
实施例10
一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料，与实施例1的区别在于，液态无机胶、合金粉末和陶瓷颗粒的质量比为3:25:100，其余均与实施例1保持一致。
实施例11
一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料，与实施例1的区别在于，液态无机胶、合金粉末和陶瓷颗粒的质量比为0.5:8:100，其余均与实施例1保持一致。
实施例12
一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料，与实施例1的区别在于，具体制备方法如下：
S1、按5:50:1000的质量比称取硅酸盐无机胶、镍铜合金粉末（型号：NCu28-2.5-1.5，粒度：10~30μm）和碳化硅陶瓷颗粒（粒度：0.25~5㎜），将硅酸盐无机胶均匀裹覆于碳化硅陶瓷颗粒表面；
S2、将镍铜合金粉末与裹覆有硅酸盐无机胶的碳化硅陶瓷颗粒均匀混合，然后装入模具，压实，得到预制陶瓷坯体；将预制陶瓷坯体置于烘箱中，升温至80℃保温1h，然后继续升温至250℃保温4h，随炉冷却，得到多孔陶瓷预制体；
S3、将多孔陶瓷预制体置于型腔中，称取占碳化硅陶瓷颗粒5wt%的镍铜合金粉末加热至950℃得到合金熔体，将合金熔体浇铸于型腔中，然后冷却至800℃，继续浇铸高铬铸铁金属体，金属熔体出炉温度为1450℃，浇铸结束以5℃/min的降温速率冷却至800℃并保温8h，然后以3℃/min的降温速率冷却至300℃，然后自然冷却。
实施例13
一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料，与实施例1的区别在于，具体制备方法如下：
S1、按5:50:1000的质量比称取硅酸盐无机胶、镍铜合金粉末（型号：NCu28-2.5-1.5，粒度：10~30μm）和碳化硅陶瓷颗粒（粒度：0.25~5㎜），将硅酸盐无机胶均匀裹覆于碳化硅陶瓷颗粒表面；
S2、将镍铜合金粉末与裹覆有硅酸盐无机胶的碳化硅陶瓷颗粒均匀混合，然后装入模具，压实，得到预制陶瓷坯体；将预制陶瓷坯体置于烘箱中，升温至80℃保温1h，然后继续升温至250℃保温4h，随炉冷却，得到多孔陶瓷预制体；
S3、将多孔陶瓷预制体置于型腔中，称取占碳化硅陶瓷颗粒5wt%的镍铜合金粉末加热至950℃得到合金熔体，将合金熔体浇铸于型腔中，然后冷却至800℃，继续浇铸高铬铸铁金属体，金属熔体出炉温度为1450℃，浇铸结束后保温2h，然后以5℃/min的降温速率冷却300℃，然后自然冷却。实施例9~13中陶瓷颗粒增强金属耐磨材料的性能检测结果见下表3。
表3：实施例9~13性能检测结果
| 硬度（HRC） | 冲击韧性（J/cm<sup>2</sup>） | 磨损量（g） | |
| 实施例9 | 62 | 10.5 | 1.9 |
| 实施例10 | 59 | 10.1 | 2.5 |
| 实施例11 | 57 | 9.8 | 2.6 |
| 实施例12 | 64 | 11.3 | 1.8 |
| 实施例13 | 55 | 9.4 | 3.1 |
通过表3中的数据可以看出，液态无机胶、合金粉末和陶瓷颗粒的配比在本申请限定的范围内时制得的陶瓷颗粒增强金属耐磨材料才具有较优的结构强度和耐磨性表现。实施例12和实施例13中均对陶瓷颗粒增强金属耐磨材料制备过程中的冷却参数做了进一步的探究，可以看出，在浇铸金属熔体以后，高温环境下长时间的保温会使的陶瓷金属耐磨复合材料的脆性增加，耐磨性和结构强度下降，可能是因为在长时间高温保温下，复合界面长时间保持剧烈的界面反应过程中，导致复合界面的结构发生较大的变化，影响了产物的结构强度。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将陶瓷颗粒和液态无机胶混合，使液态无机胶充分包覆在陶瓷颗粒表面；
S2、将陶瓷颗粒和液态无机胶混合物与合金粉末均匀混合，装入模具中压实得到预制陶瓷坯体，将所述预制陶瓷坯体先升温至80~120℃保温0.5~1h，然后升温至250~350℃保温2~4h，随炉冷却后得到多孔陶瓷预制体；
S3、将所述多孔陶瓷预制体置于型腔中，另取合金粉末加热熔融得到合金熔体，将合金熔体浇铸于型腔中，冷却至750~850℃使合金熔体初步冷却凝固；
S4、向型腔中浇铸金属熔体，金属熔体出炉温度为1400~1550℃，冷却后制得陶瓷颗粒增强金属耐磨材料。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料的制备方法，其特征在于，所述陶瓷颗粒的粒度为2.5~8㎜。
3.根据权利要求2所述的一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料的制备方法，其特征在于，所述陶瓷颗粒的粒度分布为：2.5~5㎜粒径范围的颗粒质量百分比为65~85%，5~8㎜粒径范围颗粒的质量分数为15~35%。
4.根据权利要求3所述的一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料的制备方法，其特征在于，陶瓷颗粒增强金属耐磨材料的制备方法包括以下步骤：
S1、取粒径为2.5~5㎜的陶瓷颗粒和液态无机胶混合，使液态无机胶充分包覆在陶瓷颗粒表面，然后加入合金粉末混合均匀，升温至100~150℃初步固化10~30min，最后加入5~8㎜粒径的陶瓷颗粒混合；
S2、将混合物装入模具中压实得到预制陶瓷坯体，将所述预制陶瓷坯体先升温至80~120℃保温0.5~1h，然后升温至250~350℃保温2~4h，随炉冷却后得到多孔陶瓷预制体；
S3、将所述多孔陶瓷预制体置于型腔中，另取合金粉末加热熔融得到合金熔体，将合金熔体浇铸于型腔中，冷却至850~950℃使合金熔体初步凝固；
S4、向型腔中浇铸金属熔体，金属熔体出炉温度为1350~1450℃，冷却后制得陶瓷颗粒增强金属耐磨材料。
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中，合金熔体占陶瓷颗粒的质量百分比为5~12%。
6.根据权利要求1~5任一项所述的一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料的制备方法，其特征在于，所述合金粉末为镍铜合金、镁铝合金和铝镁硅合金中的一种或多种组合。
7.根据权利要求1~5任一项所述的一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料的制备方法，其特征在于，所述陶瓷颗粒包括碳化硅、碳化硼、碳化锆、碳化钨、氧化铝、ZTA、氮化硅中的一种或多种组合。
8.根据权利要求1所述的一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料的制备方法，其特征在于，所述液态无机胶为硅酸盐无机胶。
9.根据权利要求1所述的一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料的制备方法，其特征在于，所述金属熔体为高铬铸铁、硬质合金、碳钢中的一种或几种的混合。
10.一种陶瓷颗粒增强金属耐磨材料，由权利要求1~9任一项所述的方法制得，其特征在于，所述液态无机胶、合金粉末以及陶瓷颗粒的质量比为(1~3):(8~20):100。
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