CN115821096B - 一种陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，属于耐磨金属材料技术领域。其特征在于，制备步骤为：1)将Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂混合均匀后干压成块，在1100℃～1200℃烧制成含铁陶瓷块；2)将含铁陶瓷块破碎为耐磨陶瓷颗粒，然后和高铬铁粒放入中频感应熔炼炉熔融；3)将熔融液体倒入急冷型铸造模具内降温成型即得。本发明的陶瓷烧制过程中能够保留高铬钢丝段的固体形态，而在浇铸液的融化过程中又能保持陶瓷颗粒不熔；本发明将陶瓷颗粒和高铬合金进行了更有效的结合，所得的复合材料中陶瓷颗粒分布均匀，如此能够保持较高的耐磨性能的同时，也能保证所得复合材料的强度性能。
Description
技术领域
一种陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，属于耐磨金属材料技术领域。
背景技术
耐磨合金是为提高机械设备耐磨性而开发出的合金。应用广泛，包括各类工具钢、轴承钢以及凿岩、破碎机械用的高锰钢和各类耐磨铸铁。常用作破碎机衬板、齿板、反击板、边护板、隔舱板、箆板、筛板、破碎机锤头、板锤、磨球、磨段、转机用螺旋绞刀、搅拌叶等。高铬铸铁是一种因性能优良而受到特别重视的抗磨材料。它具有比合金钢高得多的耐磨性，和比般白口铸铁高得多的韧性、强度，同时它还兼有良好的抗高温和抗腐蚀性能，加之生产便捷、成本适中，而被誉为当代最优良的抗磨料磨损材料之一。
耐磨陶瓷是以Al2O3为主要原料，以稀有金属氧化物为熔剂，经高温焙烧而成的特种刚玉陶瓷，其洛氏硬度为HRA80-90，硬度仅次于金刚石，远远超过耐磨钢和不锈钢的耐磨性能。
目前将耐磨陶瓷与高铬铸铁复合制备耐磨材料是一种新兴的耐磨材料制备技术。但是因为陶瓷与高铬铸铁的热膨胀系数不一致，将陶瓷与高铬铸铁复合后，在发生温度变化时，这种复合材料会出现微小的裂纹，影响材料的性能。目前这种复合材料的制备方法是将陶瓷颗粒浇铸在高铬铸铁内，形成的材料类似于将陶瓷颗粒镶嵌在高铬铸铁内，两者并没有有效的结合。虽然耐磨陶瓷的存在能够增加材料的耐磨性能，但是镶嵌的陶瓷颗粒也容易在摩擦中脱落，加速耐磨制品的磨损。
另外，由于浇铸时铸铁熔液本身的流动性不好，陶瓷颗粒在铸铁溶液中位移困难，无法达到类似悬浊液的均一效果，从而浇铸后无法保证陶瓷颗粒在合金中均匀分布；浇铸后容易形成陶瓷颗粒的堆积区，或者是形成薄薄的陶瓷层，不但导致复合耐磨材料的耐磨性能不均一，而且影响材料的物理性能，容易在受到外力冲击后出现开裂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，其特征在于，制备步骤为：
1)将Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂混合均匀后干压成块，其中Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂的质量比为40～60:20～30:5～10:1～3，在1100℃～1200℃烧制成含铁陶瓷块；
2)将含铁陶瓷块破碎为粒径小于2mm的耐磨陶瓷颗粒，然后将耐磨陶瓷颗粒和高铬铁粒混合均匀得到混合粉，混合粉中耐磨陶瓷颗粒和高铬铁粒的质量比为18～25:75～82；放入中频感应熔炼炉的坩埚内并压实，启动中频感应熔炼炉将其中的高铬铁粒和高铬钢丝段熔融；
3)将熔融液体倒入急冷型铸造模具内降温成型即得。
首先本发明制备含铁陶瓷块，通过含铁陶瓷块中Al2O3和ZrO2的比例来调节陶瓷的热膨胀系数，尽量缩小含铁陶瓷块与高铬铁的热膨胀系数差，同时保持陶瓷的高耐磨强度。含铁陶瓷块的烧制温度在1100℃～1200℃，烧制过程中无法融化高铬钢丝段，使高铬钢丝段能够完整而均匀的分散在含铁陶瓷块内部。
将含铁陶瓷块破碎后得到形状不规则的耐磨陶瓷颗粒，高铬钢丝段会完全或部分保留在耐磨陶瓷颗粒内。然后将耐磨陶瓷颗粒和高铬铁粒在中频感应熔炼炉中，高铬铁粒和高铬钢丝段在电磁场的作用下迅速的熔融；而陶瓷材料本身不会受到电磁场的影响，同时短时间内也不会被铁熔液所熔化。也就是说在中频感应熔炼炉中得了均匀分散有陶瓷颗粒的熔融液。利用此熔融液浇铸得到复合材料能够保证耐磨陶瓷颗粒的均匀分布。耐磨陶瓷颗粒中的高铬钢丝段在熔融又冷却后与外部高铬合金基材融为一体，将耐磨陶瓷颗粒牢固结合在高铬合金内，能够有效的防止在使用过程中陶瓷颗粒被剥离。
优选的上述陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，步骤1)中所述的Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂的质量比为47～55:24～27:7～8:1.5～2。优选的配比得到的含铁陶瓷块的热膨胀系数与高铬铸铁的热膨胀系数更加接近，能更有效的避免因为温度变化和热膨胀系数差异出现的裂纹。
优选的上述陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，所述的高铬钢丝段和高铬铁粒中铬的质量百分比含量为12％～15％。优选铬含量的高铬合金的热膨胀系数与耐磨性能于本发明的耐磨陶瓷相适应，能有效的避免因为温度变化和热膨胀系数差异出现的裂纹。
优选的上述陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，步骤2)中所述的中频感应熔炼炉使用变频器调频至的2kHz～4.5kHz，中频感应熔炼炉中的高铬铁粒在40min～50min内熔融。优选的上述陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，步骤1)中所述的高铬钢丝段的长度为1mm～2mm、直径为0.05mm～0.5mm。
优选的上述陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，步骤2)中所述的高铬铁粒的平均粒径为1.6mm～3mm。
优选的中频感应熔炼炉的频率能够在需要的时间内将上述优选粒径的高铬钢丝段和高铬铁粒熔融至适当的流动状态，保证顺利完成浇铸的同时，熔液的阻力也能保持陶瓷颗粒的悬浮状态，不会在重力作用下下沉积聚，从而保证所得耐磨复合材料中陶瓷颗粒的均匀分布，保证材料整体的强度和耐磨性能。
优选的上述陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，步骤2)中还添加有精炼剂，所述的精炼剂的添加量为高铬铁粒质量的0.1‰～0.2‰。通常情况下精炼剂的作用是进一步排除合金中杂质，而本发明利用精炼剂对Al的吸附特性，降低高铬合金基材与陶瓷的界面阻力，使两者的结合强度更高，能有效的防止使用过程中陶瓷颗粒剥离。发明人给出一种精炼剂的配方，但并不限定仅此精炼剂对本发明有效。可选的精炼剂重量份配方：CaO40～45份、SiO2 10～12份、Na2O 13～17份、Al2O3 3～7份、La2O3 16～27份、B2O3 10～13份。
优选的上述陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，步骤2)中所述的混合粉中耐磨陶瓷颗粒和高铬铁粒的质量比为21～23:77～79。优选的耐磨陶瓷颗粒的添加量得到的耐磨复合材料达到达到本发明最佳的耐磨性能和强度性能。
优选的上述陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，所述的中频感应熔炼炉的坩埚内混合粉的压实密度为6.2g/cm3～6.9g/cm3。优选的压实密度能够保证其中的金属成分能够在中频感应熔炼炉内更快速的熔融。
优选的上述陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，所述的降温成型的降温速率控制在95℃/min～125℃/min。利用急冷型铸造模具在浇铸后进行迅速的降温，减少陶瓷颗粒因为受热发生的形变，保持高铬钢丝段熔融形成孔隙，从而在冷却后将陶瓷颗粒与合金结合为一体。其中急冷型铸造模具为模具上设有风冷管或者水冷管的铸造模具，例如CN203944821U中记载的铸造模具。
与现有技术相比，本发明的一种陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法所具有的有益效果是：本发明的陶瓷烧制过程中能够保留高铬钢丝段的固体形态，而在浇铸液的融化过程中又能保持陶瓷颗粒不熔；本发明将陶瓷颗粒和高铬合金进行了更有效的结合，所得的复合材料中陶瓷颗粒分布均匀，如此能够保持较高的耐磨性能的同时，也能保证所得复合材料的强度性能，不会因为温度变化而出现微裂纹。本发明浇铸液选用的加热方式在铸造过程中能保证耐磨陶瓷颗粒没有完全融化，能够使耐磨陶瓷颗粒的形状保持破坏时的不规则，不会形成熔融冷却时的光滑表面，有利于高铬合金材料与陶瓷材料界面的互相渗透，结合面的结合强度高。
具体实施方式
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，其中实施例1为最佳实施。
实施例1
1)将Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂混合均匀后干压成块，高铬钢丝段的长度为1mm～1.5mm、直径为0.1mm～0.3mm；其中Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂的质量比为51:26:7.5:1.5，在1130℃～1150℃烧制成含铁陶瓷块；
2)将含铁陶瓷块破碎为粒径小于2mm的耐磨陶瓷颗粒，然后将耐磨陶瓷颗粒、精炼剂和高铬铁粒混合均匀得到混合粉，筛选粒径为2.0mm～2.5mm的高铬铁粒；混合粉中耐磨陶瓷颗粒和高铬铁粒的质量比为22:78，精炼剂的添加量为高铬铁粒质量的0.1‰；放入中频感应熔炼炉的坩埚内并压实至密度为6.5g/cm3，启动中频感应熔炼炉使用变频器调频至的3.2kHz，将其中的高铬铁粒和高铬钢丝段在45min内熔融；其中，高铬钢丝段和高铬铁粒中铬的质量百分比含量为13％。
3)将熔融液体倒入急冷型铸造模具内，然后以平均100℃/min的降温速率降温后成型为多件长×宽×高＝300mm×100mm×50mm的样品。
实施例2
1)将Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂混合均匀后干压成块，高铬钢丝段的长度为1mm～1.5mm、直径为0.1mm～0.3mm；其中Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂的质量比为47:27:7:2，在1120℃～1130℃烧制成含铁陶瓷块；
2)将含铁陶瓷块破碎为粒径小于2mm的耐磨陶瓷颗粒，然后将耐磨陶瓷颗粒、精炼剂和高铬铁粒混合均匀得到混合粉，筛选粒径为2.0mm～2.5mm的高铬铁粒；混合粉中耐磨陶瓷颗粒和高铬铁粒的质量比为21:79，精炼剂的添加量为高铬铁粒质量的0.15‰；放入中频感应熔炼炉的坩埚内并压实至密度为6.6g/cm3，启动中频感应熔炼炉使用变频器调频至的2.5kHz，将其中的高铬铁粒和高铬钢丝段在45min内熔融；其中，高铬钢丝段和高铬铁粒中铬的质量百分比含量为14％。
3)将熔融液体倒入急冷型铸造模具内，然后以平均105℃/min的降温速率降温后成型为多件长×宽×高＝300mm×100mm×50mm的样品。
实施例3
1)将Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂混合均匀后干压成块，高铬钢丝段的长度为1.5mm～2mm、直径为0.2mm～0.4mm；其中Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂的质量比为55:24:8:1.5，在1150℃～1170℃烧制成含铁陶瓷块；
2)将含铁陶瓷块破碎为粒径小于2mm的耐磨陶瓷颗粒，然后将耐磨陶瓷颗粒、精炼剂和高铬铁粒混合均匀得到混合粉，筛选粒径为2.0mm～2.5mm的高铬铁粒；混合粉中耐磨陶瓷颗粒和高铬铁粒的质量比为23:77，精炼剂的添加量为高铬铁粒质量的0.2‰；放入中频感应熔炼炉的坩埚内并压实至密度为6.4g/cm3，启动中频感应熔炼炉使用变频器调频至的3.2kHz，将其中的高铬铁粒和高铬钢丝段在42min内熔融；其中，高铬钢丝段和高铬铁粒中铬的质量百分比含量为12％。
3)将熔融液体倒入急冷型铸造模具内，然后以110℃/min的降温速率降温后成型为多件长×宽×高＝300mm×100mm×50mm的样品。
实施例4
1)将Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂混合均匀后干压成块，高铬钢丝段的长度为1mm～1.5mm、直径为0.05mm～0.2mm；其中Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂的质量比为40:30:5:3，在1100℃～1130℃烧制成含铁陶瓷块；
2)将含铁陶瓷块破碎为粒径小于2mm的耐磨陶瓷颗粒，然后将耐磨陶瓷颗粒、精炼剂和高铬铁粒混合均匀得到混合粉，筛选粒径为1.6mm～2.5mm的高铬铁粒；混合粉中耐磨陶瓷颗粒和高铬铁粒的质量比为18:82，精炼剂的添加量为高铬铁粒质量的0.05‰；放入中频感应熔炼炉的坩埚内并压实至密度为6.9g/cm3，启动中频感应熔炼炉使用变频器调频至的4.5kHz，将其中的高铬铁粒和高铬钢丝段在40min内熔融；其中，高铬钢丝段和高铬铁粒中铬的质量百分比含量为12％。
3)将熔融液体倒入急冷型铸造模具内，然后以95℃/min的降温速率降温后成型为多件长×宽×高＝300mm×100mm×50mm的样品。
实施例5
1)将Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂混合均匀后干压成块，高铬钢丝段的长度为1.5mm～2mm、直径为0.3mm～0.5mm；其中Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂的质量比为60:20:10:1，在1170℃～1200℃烧制成含铁陶瓷块；
2)将含铁陶瓷块破碎为粒径小于2mm的耐磨陶瓷颗粒，然后将耐磨陶瓷颗粒和高铬铁粒混合均匀得到混合粉，筛选粒径为2mm～3mm的高铬铁粒；混合粉中耐磨陶瓷颗粒和高铬铁粒的质量比为25:75；放入中频感应熔炼炉的坩埚内并压实至密度为6.2g/cm3，启动中频感应熔炼炉使用变频器调频至的2kHz，将其中的高铬铁粒和高铬钢丝段在40min内熔融；其中，高铬钢丝段和高铬铁粒中铬的质量百分比含量为15％。
3)将熔融液体倒入急冷型铸造模具内，然后以125℃/min的降温速率降温后成型为多件长×宽×高＝300mm×100mm×50mm的样品。
实施例6
1)将Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂混合均匀后干压成块，高铬钢丝段的长度为1mm～1.5mm、直径为0.1mm～0.3mm；其中Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂的质量比为51:26:7.5:1.5，在1130℃～1150℃烧制成含铁陶瓷块；
2)将含铁陶瓷块破碎为粒径小于2mm的耐磨陶瓷颗粒，然后将耐磨陶瓷颗粒和高铬铁粒混合均匀得到混合粉，筛选粒径为1.0mm～1.5mm的高铬铁粒；混合粉中耐磨陶瓷颗粒和高铬铁粒的质量比为22:78；放入中频感应熔炼炉的坩埚内并压实至密度为7.2g/cm3，启动中频感应熔炼炉使用变频器调频至的3.2kHz，将其中的高铬铁粒和高铬钢丝段在45min内熔融；其中，高铬钢丝段和高铬铁粒中铬的质量百分比含量为13％。
3)将熔融液体倒入急冷型铸造模具内，然后以平均50℃/min的降温速率降温后成型为多件长×宽×高＝300mm×100mm×50mm的样品。
对比例1
1)将Al2O3粉、ZrO2粉和粘合剂混合均匀后干压成块，其中Al2O3粉、ZrO2粉和粘合剂的质量比为51:26:1.5，在1130℃～1150℃烧制成陶瓷块；
2)将陶瓷块破碎为粒径小于2mm的耐磨陶瓷颗粒，然后将耐磨陶瓷颗粒、精炼剂和高铬铁粒混合均匀得到混合粉，筛选粒径为2.0mm～2.5mm的高铬铁粒；混合粉中耐磨陶瓷颗粒和高铬铁粒的质量比为22:78，精炼剂的添加量为高铬铁粒质量的0.1‰；放入中频感应熔炼炉的坩埚内并压实至密度为6.5g/cm3，启动中频感应熔炼炉使用变频器调频至的3.2kHz，将其中的高铬铁粒在45min内熔融；其中，高铬铁粒中铬的质量百分比含量为13％。
3)将熔融液体倒入急冷型铸造模具内，然后以平均100℃/min的降温速率降温后成型为多件长×宽×高＝300mm×100mm×50mm的样品。
对比例2
1)将Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂混合均匀后干压成块，高铬钢丝段的长度为1mm～1.5mm、直径为0.1mm～0.3mm；其中Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂的质量比为51:26:7.5:1.5，在1130℃～1150℃烧制成含铁陶瓷块；
2)将含铁陶瓷块破碎为粒径小于2mm的耐磨陶瓷颗粒，然后将耐磨陶瓷颗粒、精炼剂和高铬铁粒混合均匀得到混合粉，筛选粒径为2.0mm～2.5mm的高铬铁粒；混合粉中耐磨陶瓷颗粒和高铬铁粒的质量比为22:78，精炼剂的添加量为高铬铁粒质量的0.1‰；放入铸铁熔炉的坩埚内并压实至密度为6.5g/cm3，加热至1750℃将物料熔融；其中，高铬钢丝段和高铬铁粒中铬的质量百分比含量为13％。
3)将熔融液体倒入急冷型铸造模具内，然后以平均100℃/min的降温速率降温后成型为多件长×宽×高＝300mm×100mm×50mm的样品。
对比例3
1)将Al2O3粉、ZrO2粉和粘合剂混合均匀后干压成块；其中Al2O3粉、ZrO2粉和粘合剂的质量比为51:26:7.5:1.5，在1130℃～1150℃烧制成陶瓷块；将陶瓷块破碎为粒径小于2mm的耐磨陶瓷颗粒后预置于铸造模具内；
2)筛选粒径为2.0mm～2.5mm的高铬铁粒放入中频感应熔炼炉的坩埚内并压实至密度为6.7g/cm3，启动中频感应熔炼炉使用变频器调频至的3.2kHz，将其中的高铬铁粒在45min内熔融；其中，高铬钢丝段和高铬铁粒中铬的质量百分比含量为13％。
3)将熔融液体倒入铸造模具内，降温后成型为多件长×宽×高＝300mm×100mm×50mm的样品。
对实施例和对比中制得的各样品进行性能测试，因为个样品的密度不等，再次采用磨损体积来衡量耐磨性能，其中磨损体积的测试方法为：选用MMH-5型三体磨料磨损试验机，磨料为40～70目石英砂，试验载荷为40N，转速为50r/min，每个试样为20个磨程，每个磨程的时间为1h，。磨损体积的值越大，代表耐磨性越差。各样品的磨损体积的量见表1。
实施例和对比例的样品均直接测试，未进行回火处理。在实际使用时。利用本发明制备的耐磨复合材料如进行淬火和回火可进一步提高各项性能。
其中的热稳定性的测试方法为：将样品在常温至700℃之间反复升、降温100次，然后利用金属裂纹探测仪探测裂纹。测试结果见表1。控制升降温的速率在200℃/min。
| 磨损体积 | 抗压强度 | 热稳定性 | |
| 实施例1 | 103mm3 | 217MPa | 无裂纹 |
| 实施例2 | 104mm3 | 217MPa | 无裂纹 |
| 实施例3 | 103mm3 | 216MPa | 无裂纹 |
| 实施例4 | 111mm3 | 211MPa | 无裂纹 |
| 实施例5 | 110mm3 | 207MPa | 无裂纹 |
| 实施例6 | 117mm3 | 203MPa | 无裂纹 |
| 对比例1 | 154mm3 | 192MPa | 少量裂纹 |
| 对比例2 | 235mm3 | 179MPa | 细密裂纹 |
| 对比例3 | 267mm3 | 178MPa | 细密裂纹 |
表1中，少量裂纹指每立方厘米的裂纹数量在1～5条，细密裂纹指每立方厘米的裂纹数量在10条以上。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，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、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，其特征在于，制备步骤为：
1)将Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂混合均匀后干压成块，其中Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂的质量比为40～60:20～30:5～10:1～3，在1100℃～1200℃烧制成含铁陶瓷块；
2)将含铁陶瓷块破碎为粒径小于2mm的耐磨陶瓷颗粒，然后将耐磨陶瓷颗粒和高铬铁粒混合均匀得到混合粉，混合粉中耐磨陶瓷颗粒和高铬铁粒的质量比为18～25:75～82；放入中频感应熔炼炉的坩埚内并压实，启动中频感应熔炼炉将其中的高铬铁粒和高铬钢丝段熔融；
3)将熔融液体倒入急冷型铸造模具内降温成型即得。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：
步骤1)中所述的Al2O3粉、ZrO2粉、高铬钢丝段和粘合剂的质量比为47～55:24～27:7～8:1.5～2。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：
所述的高铬钢丝段和高铬铁粒中铬的质量百分比含量为12％～15％。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：
步骤2)中所述的中频感应熔炼炉使用变频器调频至2kHz～4.5kHz，中频感应熔炼炉中的高铬钢丝段和高铬铁粒在40min～50min内熔融。
5.根据权利要求1所述的一种陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：
步骤1)中所述的高铬钢丝段的长度为1mm～2mm、直径为0.05mm～0.5mm。
6.根据权利要求1所述的一种陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：
步骤2)中所述的高铬铁粒的平均粒径为1.6mm～3mm。
7.根据权利要求1所述的一种陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：
步骤2)中还添加有精炼剂，所述的精炼剂的添加量为高铬铁粒质量的0.1‰～0.2‰。
8.根据权利要求1所述的一种陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：
步骤2)中所述的混合粉中耐磨陶瓷颗粒和高铬铁粒的质量比为21～23:77～79。
9.根据权利要求1所述的一种陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：
所述的中频感应熔炼炉的坩埚内混合粉的压实密度为6.2g/cm3～6.9g/cm3。
10.根据权利要求1所述的一种陶瓷高铬合金基耐磨复合材料的制备方法，其特征在于：
所述的降温成型的降温速率控制在95℃/min～125℃/min。
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Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4715892A (en) * | 1986-03-12 | 1987-12-29 | Olin Corporation | Cermet substrate with glass adhesion component |
| EP0838288A1 (fr) * | 1996-10-01 | 1998-04-29 | Hubert Francois | Pièce d'usure composite |
| JP2008119733A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Honda Motor Co Ltd | 複合材及びその製造方法 |
| CN102310596A (zh) * | 2011-07-01 | 2012-01-11 | 广州有色金属研究院 | 陶瓷颗粒局部定位增强耐磨复合材料的制造方法 |
| WO2013022490A2 (en) * | 2011-03-23 | 2013-02-14 | Spokane Industries | Ballistic applications of composite materials |
| JPWO2011152359A1 (ja) * | 2010-05-31 | 2013-08-01 | 東邦チタニウム株式会社 | セラミックスを含有したチタン合金複合粉およびその製造方法、これを用いた緻密化されたチタン合金材およびその製造方法 |
| CN103331429A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-10-02 | 重庆罗曼耐磨材料有限公司 | 陶瓷金属复合预制体的制备方法 |
| CN103667849A (zh) * | 2012-09-24 | 2014-03-26 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 一种金属基陶瓷复合材料及其制造方法和应用 |
| CN106242565A (zh) * | 2016-07-14 | 2016-12-21 | 广东省材料与加工研究所 | 一种耐磨ZrO2‑Al2O3复相陶瓷颗粒及其制备方法和应用 |
| WO2017035921A1 (zh) * | 2015-08-28 | 2017-03-09 | 南通高欣耐磨科技股份有限公司 | 一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的制造方法 |
| CN108411183A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-08-17 | 山东硕源工业机械设备有限公司 | 应用于高锰钢鄂板的tm52钢结硬质合金及制备工艺 |
| CN113579208A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-11-02 | 南通理工学院 | 一种高铬铸铁基陶瓷复合磨辊的制备方法 |
| CN113618034A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-11-09 | 江苏徐工工程机械研究院有限公司 | 一种输送管的制备方法及输送管 |
| WO2022122393A1 (en) * | 2020-12-10 | 2022-06-16 | Magotteaux International S.A. | Hierarchical composite wear part with structural reinforcement |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5337729B2 (ja) * | 2010-01-28 | 2013-11-06 | 株式会社川口技研 | 物干装置 |
-
2022
- 2022-11-30 CN CN202211521947.8A patent/CN115821096B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4715892A (en) * | 1986-03-12 | 1987-12-29 | Olin Corporation | Cermet substrate with glass adhesion component |
| EP0838288A1 (fr) * | 1996-10-01 | 1998-04-29 | Hubert Francois | Pièce d'usure composite |
| JP2008119733A (ja) * | 2006-11-14 | 2008-05-29 | Honda Motor Co Ltd | 複合材及びその製造方法 |
| JPWO2011152359A1 (ja) * | 2010-05-31 | 2013-08-01 | 東邦チタニウム株式会社 | セラミックスを含有したチタン合金複合粉およびその製造方法、これを用いた緻密化されたチタン合金材およびその製造方法 |
| WO2013022490A2 (en) * | 2011-03-23 | 2013-02-14 | Spokane Industries | Ballistic applications of composite materials |
| CN102310596A (zh) * | 2011-07-01 | 2012-01-11 | 广州有色金属研究院 | 陶瓷颗粒局部定位增强耐磨复合材料的制造方法 |
| CN103667849A (zh) * | 2012-09-24 | 2014-03-26 | 中国兵器科学研究院宁波分院 | 一种金属基陶瓷复合材料及其制造方法和应用 |
| CN103331429A (zh) * | 2013-06-27 | 2013-10-02 | 重庆罗曼耐磨材料有限公司 | 陶瓷金属复合预制体的制备方法 |
| WO2017035921A1 (zh) * | 2015-08-28 | 2017-03-09 | 南通高欣耐磨科技股份有限公司 | 一种可拆卸式陶瓷合金复合磨辊的制造方法 |
| CN106242565A (zh) * | 2016-07-14 | 2016-12-21 | 广东省材料与加工研究所 | 一种耐磨ZrO2‑Al2O3复相陶瓷颗粒及其制备方法和应用 |
| CN108411183A (zh) * | 2018-04-28 | 2018-08-17 | 山东硕源工业机械设备有限公司 | 应用于高锰钢鄂板的tm52钢结硬质合金及制备工艺 |
| WO2022122393A1 (en) * | 2020-12-10 | 2022-06-16 | Magotteaux International S.A. | Hierarchical composite wear part with structural reinforcement |
| CN113618034A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-11-09 | 江苏徐工工程机械研究院有限公司 | 一种输送管的制备方法及输送管 |
| CN113579208A (zh) * | 2021-08-19 | 2021-11-02 | 南通理工学院 | 一种高铬铸铁基陶瓷复合磨辊的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Effect of chromium on erosion-corrosion properties of ZrO2-Al2O3 particles reinforced Fe-based composites in artificial seawater slurries;Cong Li et al.;Corrosion Science;第198卷;1-10 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115821096A (zh) | 2023-03-21 |
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Denomination of invention: Preparation method of a ceramic high chromium alloy based wear-resistant composite material Granted publication date: 20230818 Pledgee: Yiyuan sub branch of industrial and Commercial Bank of China Ltd. Pledgor: SHANDONG SHUOYUAN INDUSTRIAL MACHINERY EQUIPMENT CO.,LTD. Registration number: Y2024980008150 |