CN117900433A - 一种耐磨复合构件及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨复合构件及其制备方法和应用，该耐磨复合构件包括高耐磨复合层和耐磨基体材料，其中所述复合层包括氧化物复合陶瓷颗粒及硬质相，所述硬质相位于所述氧化物复合陶瓷颗粒之间，所述氧化物复合陶瓷颗粒为毫米级Al2O3‑ZrO2复相陶瓷颗粒，其中ZrO2含量为60％～85％；所述硬质相为微米级碳化物。该耐磨复合构件陶瓷颗粒间隙硬度明显提高，实现复合层陶瓷颗粒与陶瓷颗粒之间的基体材料同步耐磨，从而使复合构件的耐磨性能和使用寿命得到大幅提高。
Description
技术领域
本发明涉及耐磨复合材料技术领域，具体而言，涉及一种耐磨复合构件及其制备方法和应用。
背景技术
通过陶瓷颗粒增强高铬铸铁、高锰钢、合金钢等复合材料，是提高耐磨钢铁材料耐磨性的有效途径。比如，用毫米级ZTA或ATZ陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料，其耐磨性较相应基体材料提高1-2倍，但仍未达到理想的使用寿命。通常陶瓷硬度高于基体，在磨损过程中陶瓷颗粒周边的基体优先磨损下凹，陶瓷颗粒逐渐凸出于基体表面并承担主要的磨损功能，这在一定程度上使复合材料的耐磨性提高。但由于磨损过程中陶瓷颗粒周边的基体材料下凹严重，进而加剧陶瓷颗粒的整体脱落，导致陶瓷颗粒难以有效承担抗磨损功效，所以复合材料的耐磨性能始终达不到理想要求。要进一步提高复合材料耐磨性，需要发挥颗粒周边基体材料的磨损功能，因此必须先提高基体材料的硬度。如何进一步提升毫米级陶瓷颗粒之间基体材料的硬度与抗磨性能是亟待解决的关键问题。
公开号为CN115537686B的中国专利《一种ZTA陶瓷颗粒表面晶须化增强钢铁基复合材料的制备方法》，公开了在ZTA陶瓷颗粒表面包覆B4C和助熔剂粉体，通过调控助熔剂与B4C粉体之间的含量获得颗粒表面晶须化后的ZTA颗粒增强钢铁基复合材料。该方法需预先对包覆的ZTA颗粒进行高温晶须化处理，这使制备过程更加的复杂化，从而增加了制备难度。公开号为CN114921708B的中国专利《一种自生ZTA陶瓷增强铁基复合材料制备方法》通过水热反应将生成的ZTA前驱体充分搅拌混合进行液液掺杂，再经焙烧、还原等工艺得到原位自生复合粉体，并通过预压和冷等静压、真空烧结等工艺获得自生ZTA陶瓷增强钢铁基复合材料。该方法虽然可以在一定程度上解决陶瓷颗粒与基体之间的界面结合问题，但其原位反应过程难以有效控制，同时获得的细小ZTA颗粒在提高材料的抗磨能力上也有一定的限制。公开号为CN116352057A的专利申请《一种ZTA陶瓷颗粒复合耐磨件及其制备方法》通过纳米级的陶瓷微粉与多种溶剂均匀混合、干燥、压制成型、再破碎成毫米级的颗粒坯体，以及将坯体制成预制块经浇铸后获得具有ZTA陶瓷颗粒的复合耐磨件。该方法需要使用大量的溶剂与粘结剂，在制备复合材料的过程中很难完全去除，这使ZTA颗粒与基体间的良好结合存在了隐患。可见，上述方案均存在不同的问题，无法大规模推广应用。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨复合构件及其制备方法和应用。该耐磨复合构件陶瓷颗粒间隙硬度明显提高，实现复合层陶瓷颗粒与陶瓷颗粒之间的基体材料同步耐磨，从而使复合构件的耐磨性能和使用寿命得到大幅提高。
本发明是这样实现的：
第一方面，本发明提供了一种耐磨复合构件，包括高耐磨复合层和耐磨基体材料，其中所述复合层包括氧化物复合陶瓷颗粒及硬质相，所述硬质相位于所述氧化物复合陶瓷颗粒之间，所述氧化物复合陶瓷颗粒为毫米级Al2O3-ZrO2复相陶瓷颗粒，其中ZrO2含量为60％～85％；所述硬质相为微米级碳化物。
在可选的实施方式中，硬质相为铬、铌、钒、钨的碳化物中的至少一种。
在可选的实施方式中，氧化物复合陶瓷颗粒的粒度为2～10mm。
在优选的实施方式中，氧化物复合陶瓷颗粒的粒度为2～7mm。
在更优选的实施方式中，氧化物复合陶瓷颗粒的粒度为2～4mm。
第二方面，本发明还提供了上述耐磨复合构件的制备方法，包括以下步骤：
在呈亚稳四方相的氧化物复合陶瓷颗粒表面包覆用于生成硬质相的金属或合金粉体，以及碳源形成的混合粉体；
将包覆改性后的陶瓷颗粒制成具有三维连通孔道的预制体，并进行固化；
将预制体置于构件需要复合的位置，合箱后浇铸耐磨基体材料熔体，熔体渗入预制体三维连通孔道中，高温熔体与陶瓷颗粒表面包覆层反应，并在陶瓷颗粒间隙中生成碳化物硬质相，经过凝固冷却即得耐磨复合构件。
在可选的实施方式中，金属或合金粉体与碳源的质量百分比为(90％:10％)～(95％:5％)。
在可选的实施方式中，混合粉体的用量为陶瓷颗粒用量的10～12％。
在可选的实施方式中，金属或合金粉体的粒度为1～20μm。
优选地，金属或合金粉体的粒度为2～15μm。
进一步优选地，金属或合金粉体的粒度为4～12μm。
在可选的实施方式中，混合粉体通过粘结剂粘附于陶瓷颗粒表面。
优选地，粘结剂为有机或无机粘结剂。进一步优选地，粘结剂为树脂或水玻璃。
在优选的实施方式中，粘结剂的用量为混合粉体总质量的4～6％。
在可选的实施方式中，耐磨基底材料为高铬铸铁、碳合金钢、高锰钢中的任一种。
第三方面，本发明还提供一种耐磨件，其采用上述任一种耐磨复合构件加工而成。
本发明提供的耐磨复合构件可用于破碎、研磨、挖掘、输送等装备所用耐磨件，包括但不限于圆锥、压板、衬板、板锤、锤头、磨辊、斗齿、磨球、管道等各类型的耐磨件。
本发明具有以下有益效果：
相比于现有技术，本发明通过在复合层的毫米级陶瓷颗粒间隙制备微米级高硬度碳化物作为硬质相，提高了陶瓷颗粒间隙的基体硬度与耐磨能力，实现复合层陶瓷颗粒与陶瓷颗粒之间的基体(硬质相)同步磨损，从而提高构件整体耐磨性能。本发明提供的制备方法制备得到的耐磨复合构件的耐磨性能相比现有耐磨材料有大幅度提高，同时其非复合区域高强韧性基体的存在，也兼顾了复合耐磨构件的抗冲击能力，使其耐磨性与强韧性达到良好的匹配，进而有效提高复合构件的使用寿命。
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发明的某些实施例，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为实施例1中三维连通孔道的预制体宏观照片；
图2为实施例1中陶瓷颗粒表面包覆混合粉体后的扫描电镜照片；
图3为实施例1中硬质相的扫描电镜照片；
图4为对比例7的复合耐磨构件经过磨损测试后的磨损截面形貌图；
图5为实施例1的复合耐磨构件经过磨损测试后的磨损截面形貌图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明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。
第一方面，本发明提供了一种耐磨复合构件，包括高耐磨复合层和耐磨基体材料，其中复合层包括氧化物复合陶瓷颗粒及硬质相，硬质相位于氧化物复合陶瓷颗粒之间，氧化物复合陶瓷颗粒为毫米级Al2O3-ZrO2复相陶瓷颗粒，其中ZrO2含量为60％～85％；硬质相为微米级碳化物。
本发明通过在复合层中的陶瓷颗粒之间增加微米级碳化物作为硬质相，硬质相的体积占陶瓷颗粒之间区域体积的50～60％，有效提高陶瓷颗粒之间的基体的耐磨性能。其中陶瓷颗粒为毫米级Al2O3-ZrO2复相陶瓷颗粒，其ZrO2含量为60％～85％，示例性地可以为60％、65％、70％、75％、80％、85％等或60％～85％范围内的其它任意值。Al2O3-ZrO2复相陶瓷颗粒中ZrO2含量若低于60％则陶瓷颗粒质地较脆，容易开裂；高于85％则陶瓷颗粒的硬度与耐磨性会降低。在上述范围内可确保复合构件耐磨性能良好。
可参考地，硬质相为铬、铌、钒、钨的碳化物中的至少一种。硬质相可以是铬、铌、钒、钨等金属的碳化物中的至少一种，既可以是Cr7C3、NbC、VC、WC等碳化物的其中一种，也可以是Cr7C3、NbC、VC、WC等碳化物中任意二种或以上的混合物。采用铬、铌、钒、钨的碳化物中的至少一种作为硬质相，可以有效提高陶瓷颗粒间的抗磨能力，进而使耐磨复合构件实现同步磨损。
可参考地，氧化物复合陶瓷颗粒的粒度为2～10mm。在优选的实施例中，氧化物复合陶瓷颗粒的粒度为2～7mm。更优选地，氧化物复合陶瓷颗粒的粒度为2～4mm。
相应地，第二方面，本发明提供了上述的耐磨复合构件的制备方法，包括以下步骤：
在呈亚稳四方相的氧化物复合陶瓷颗粒表面包覆用于生成硬质相的金属或合金粉体，以及碳源形成的混合粉体；
将包覆改性后的陶瓷颗粒制成具有三维连通孔道的预制体，并进行固化；
将预制体置于构件需要复合的位置，合箱后浇铸耐磨基体材料熔体，熔体渗入预制体三维连通孔道中，高温熔体与陶瓷颗粒表面包覆层反应，并在陶瓷颗粒间隙中生成碳化物硬质相，经过凝固冷却即得耐磨复合构件。
本发明选用商用的亚稳四方相的氧化物复合陶瓷颗粒，是由于在裂纹尖端应力场的作用下这种亚稳四方相会向单斜相转变，而转变过程中的体积膨胀会对陶瓷中的裂纹形成压力，从而阻碍其扩展，使陶瓷颗粒可以起到更好的抗磨效果。
相比于现有技术，本发明提供的耐磨复合构件的制备方法通过在陶瓷颗粒表面包覆混合粉体，经过高温浇铸在陶瓷颗粒间隙中生成碳化物硬质相，使陶瓷颗粒之间的基体强度和耐磨性能得到大幅提高，从而提高了整体复合构件的耐磨性能。同时，该制备方法步骤简单，且无需引入大量的溶剂及粘结剂，陶瓷颗粒、内生的硬质相与基体材料之间结合良好，有效提高复合构件的使用寿命。
可参考地，金属或合金粉体与碳源的质量百分比为(90％:10％)～(95％:5％)。其中金属或合金粉体可以选择铬、铌、钒、钨以及它们的合金中的至少一种，金属或合金粉体与碳源的质量百分比为(90％:10％)～(95％:5％)时，后续生成的碳化物硬质相的耐磨性能最佳。示例性地，金属或合金粉体与碳源的质量百分比可以为90％:10％、92％:8％、95％:5％等，或(90％:10％)～(95％:5％)范围内的其它任意值。
可参考地，混合粉体的用量为陶瓷颗粒用量的10～12％。示例性地混合粉体的用量为陶瓷颗粒用量的10％、11％、12％等，或10～12％范围内的其它任意值。该配比制得的复合构件耐磨性能最佳。
可参考地，金属或合金粉体的粒度为1～20μm。优选地，金属或合金粉体的粒度为2～15μm。进一步优选地，金属或合金粉体的粒度为4～12μm。粒度过小或过大都很容易堵塞预制体的三维连通孔道，导致后续熔体浸渗不足，复合材料的组织中出现大量缺陷，造成耐磨性能不达标。
可参考地，混合粉体通过粘结剂粘附于陶瓷颗粒表面。
其中，粘结剂为有机或无机粘结剂。优选地，粘结剂为树脂或水玻璃。本发明只需要引入任一种有机或无机的粘结剂，如树脂或水玻璃，无需引入大量溶剂和粘结剂，避免对陶瓷颗粒与基体之间的结合强度带来不良影响。
可参考地，粘结剂的用量为混合粉体总质量的4～6％。粘结剂的用量占混合粉体的总量的比例较低，在确保粘附效果的同时不会引入过多的杂质，使混合粉体材料和陶瓷颗粒界面结合良好。
可参考地，耐磨基底材料为高铬铸铁、碳合金钢、高锰钢中的任一种。
相应地，第三方面，本发明还提供了一种耐磨件，其采用上述任一种耐磨复合构件加工而成，其可以是破碎、研磨、挖掘、输送等装备所用耐磨件，包括但不限于圆锥、压板、衬板、板锤、锤头、磨辊、斗齿、磨球、管道等各类型的耐磨件。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
(1)选用ZrO2含量为65％的呈亚稳四方相的ATZ陶瓷颗粒，粒度为2～4mm；混合粉体按质量百分比包括粒度为4-12um的钨粉45％、高碳铬铁粉50％和C粉5％，将混合粉体与质量为混合粉体总质量的6％的树脂均匀混合，然后包覆在陶瓷颗粒表面，如图2所示；混合粉体质量为陶瓷颗粒质量的10％。
(2)将包覆的陶瓷颗粒料放入特定模具中压实，制备成具有三维多尺度连通微观孔道的预制体，如图1所示；并对其进行固化。
(3)将预制体置入铸型型腔中构件需要复合的对应位置，合箱后浇铸高铬铸铁熔体，浇铸温度为1500-1520C°，熔体渗入预制体微观孔道，与包覆层粉体反应生成钨的碳化物与铬的碳化物，熔体凝固、冷却，获得耐磨复合构件。经测试，本实施例制得的耐磨复合构件的耐磨性较高铬铸铁基体提高3.5倍。
实施例2
(1)选用ZrO2含量为70％的呈亚稳四方相的ATZ陶瓷颗粒，粒度为2～4mm；混合粉体按质量百分比包括粒度为4-12um的钨粉40％、高碳铬铁粉50％和C粉10％，将混合粉体与质量为混合粉体总质量的6％的树脂均匀混合，然后包覆在陶瓷颗粒表面，如图2所示；混合粉体质量为陶瓷颗粒质量的12％。
(2)将包覆的陶瓷颗粒料放入特定模具中压实，制备成具有三维多尺度连通微观孔道的预制体，并对其进行固化。
(3)将预制体置入铸型型腔中构件需要复合的对应位置，合箱后浇铸高铬铸铁熔体，浇铸温度为1500-1520C°，熔体渗入预制体微观孔道，与包覆层粉体反应生成钨的碳化物与铬的碳化物，熔体凝固、冷却，获得耐磨复合构件。经测试，本实施例制得的耐磨复合构件的耐磨性较高铬铸铁基体提高3.6倍。
实施例3
(1)选用ZrO2含量为75％的呈亚稳四方相的ATZ陶瓷颗粒，粒度为2～4mm；混合粉体按质量百分比包括粒度为4～12um的钨粉45％、高碳铬铁粉50％、和C粉5％，将混合粉体与质量为混合粉体总质量的4％的树脂均匀混合，然后包覆在陶瓷颗粒表面，混合粉体质量为陶瓷颗粒质量的10％。
(2)将包覆的陶瓷颗粒料放入模具中压实，制备成具有三维多尺度连通微观孔道的预制体，如图1所示，并对其进行固化。
(3)将预制体置入铸型型腔中构件需要复合的对应位置，合箱后浇铸中碳合金钢熔体，浇铸温度1580-1620C°，熔体渗入预制体微观孔道，与包覆层粉体反应生成钨的碳化物与铬的碳化物，如图3所示；熔体凝固、冷却，获得耐磨复合构件。经测试，本实施例制得的耐磨复合构件的耐磨性较碳合金钢基体提高3.8倍。
实施例4
(1)选用ZrO2含量为70％的呈亚稳四方相的ATZ陶瓷颗粒，粒度为2～4mm；混合粉体按质量百分比包括粒度为4～12um的钨粉40％、高碳铬铁粉50％、和C粉10％，将混合粉体与质量为混合粉体总质量的6％的树脂均匀混合，然后包覆在陶瓷颗粒表面，混合粉体质量为陶瓷颗粒质量的12％。
(2)将包覆的陶瓷颗粒料放入模具中压实，制备成具有三维多尺度连通微观孔道的预制体，如图1所示，并对其进行固化。
(3)将预制体置入铸型型腔中构件需要复合的对应位置，合箱后浇铸中碳合金钢熔体，浇铸温度1580-1620C°，熔体渗入预制体微观孔道，与包覆层粉体反应生成钨的碳化物与铬的碳化物，熔体凝固、冷却，获得耐磨复合构件。经测试，本实施例制得的耐磨复合构件的耐磨性较碳合金钢基体提高3.6倍。
实施例5
(1)选用ZrO2含量为85％的呈亚稳四方相的ATZ陶瓷颗粒，粒度为2～4mm；混合粉体按质量百分比包括粒度为4～12um的钨粉45％、高碳铬铁粉50％、和C粉5％，将混合粉体与质量为混合粉体总质量的4％的树脂均匀混合，然后包覆在陶瓷颗粒表面，混合粉体质量为陶瓷颗粒质量的10％。
(2)将包覆的陶瓷颗粒料放入模具中压实，制备成具有三维多尺度连通微观孔道的预制体，并对其进行固化。
(3)将预制体置入铸型型腔中构件需要复合的对应位置，合箱后浇铸高锰钢熔体，浇铸温度1550-1590C°，熔体渗入预制体微观孔道，与包覆层粉体反应生成钨的碳化物与铬的碳化物，熔体凝固、冷却，获得耐磨复合构件。经测试，本实施例制得的耐磨复合构件的耐磨性较高锰钢基体提高4倍。
实施例6
(1)选用ZrO2含量为80％的呈亚稳四方相的ATZ陶瓷颗粒，粒度为2～4mm；混合粉体按质量百分比包括粒度为4～12um的钨粉40％、高碳铬铁粉50％、和C粉10％，将混合粉体与质量为混合粉体总质量的6％的树脂均匀混合，然后包覆在陶瓷颗粒表面，混合粉体质量为陶瓷颗粒质量的12％。
(2)将包覆的陶瓷颗粒料放入模具中压实，制备成具有三维多尺度连通微观孔道的预制体，并对其进行固化。
(3)将预制体置入铸型型腔中构件需要复合的对应位置，合箱后浇铸高锰钢熔体，浇铸温度1550-1590C°，熔体渗入预制体微观孔道，与包覆层粉体反应生成钨的碳化物与铬的碳化物，熔体凝固、冷却，获得耐磨复合构件。经测试，本实施例制得的耐磨复合构件的耐磨性较高锰钢基体提高3.8倍。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于：混合粉体按质量百分比包括钨粉40％、高碳铬铁粉45％、和C粉15％，其它参数和步骤均与实施例1相同。经测试，该对比例制得的耐磨复合构件耐磨性相比高铬铸铁基体提高2倍。
对比例2
本对比例与实施例3的区别在于：混合粉体按质量百分比包括钨粉40％、高碳铬铁粉45％、和C粉15％，其它参数和步骤均与实施例3相同。经测试，该对比例制得的耐磨复合构件耐磨性相比碳合金钢基体提高2.5倍。
对比例3
本对比例与实施例5的区别在于：混合粉体按质量百分比包括钨粉40％、高碳铬铁粉45％、和C粉15％，其它参数和步骤均与实施例5相同。经测试，该对比例制得的耐磨复合构件耐磨性相比高锰钢基体提高2.8倍。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于：选用55％ZrO2的陶瓷颗粒，混合粉体按质量百分比包括钨粉40％、高碳铬铁粉45％、和C粉15％，其它参数和步骤均与实施例1相同。经测试，该对比例制得的耐磨复合构件耐磨性相比高铬铸铁基体提高1.8倍。
对比例5
本对比例与实施例3的区别在于：选用90％ZrO2的陶瓷颗粒，混合粉体按质量百分比包括钨粉40％、高碳铬铁粉45％、和C粉15％，其它参数和步骤均与实施例3相同。经测试，该对比例制得的耐磨复合构件耐磨性相比碳合金钢基体提高2.0倍。
对比例6
本对比例与实施例5的区别在于：选用50％ZrO2的陶瓷颗粒，混合粉体按质量百分比包括钨粉40％、高碳铬铁粉45％、和C粉15％，其它参数和步骤均与实施例5相同。经测试，该对比例制得的耐磨复合构件耐磨性相比高锰钢基体提高1.9倍。
对比例7
本对比例采用现有技术制备ZTA陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料得到的复合构件。具体的步骤如下：
(1)选用ZrO2含量为65％的ATZ陶瓷颗粒，粒度为2～4mm；将AZT颗粒与质量为AZT颗粒总质量的6％的树脂均匀混合。
(2)将混合的陶瓷颗粒料放入特定模具中压实，制备成具有三维多尺度连通微观孔道的预制体，并对其进行固化。
(3)将预制体置入铸型型腔中构件需要复合的对应位置，合箱后浇铸高铬铸铁熔体，浇铸温度为1500-1520C°，熔体凝固、冷却，获得耐磨复合构件。经测试，本对比例制得的耐磨复合构件的耐磨性较高铬铸铁基体提高1.5倍。
根据对实施例1～6及对比例1～7制得的复合构件中复合材料与基体材料的磨料磨损性能进行测试，并对实施例1～6及对比例1～7在同等条件下的磨损质量损失与耐磨性能进行计算，结果如表1所示。
表1实施例与对比例的复合构件耐磨性能数据
从表1中数据可以看出，实施例1～6制得的复合构件的耐磨性能相比于对比例1～6明显更为优秀，可见合适的粉体配比对制得的复合构件的耐磨性能有较大的影响。
从图4和图5的对比可以看出，本申请通过在氧化物复合陶瓷颗粒之间内生碳化物硬质相，有效提高了复合构件的耐磨性，对比例7中采用传统陶瓷颗粒增强基体的方法得到复合材料经过三体磨料磨损测试，陶瓷凸出于基体，磨损截面形貌如图4所示；而本申请实施例1制得的复合构件经过三体磨料磨损测试，由于陶瓷颗粒间有硬质相的存在，陶瓷颗粒与硬质相同步磨损，其截面磨损形貌如图5所示，明显可以看出相比于传统复合材料其耐磨性能有显著提高。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种耐磨复合构件，其特征在于，包括高耐磨复合层和耐磨基体材料，其中所述复合层包括氧化物复合陶瓷颗粒及硬质相，所述硬质相位于所述氧化物复合陶瓷颗粒之间，所述氧化物复合陶瓷颗粒为毫米级Al2O3-ZrO2复相陶瓷颗粒，其中ZrO2含量为60％～85％；所述硬质相为微米级碳化物。
2.根据权利要求1所述的耐磨复合构件，其特征在于，所述硬质相为铬、铌、钒、钨的碳化物中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的耐磨复合构件，其特征在于，所述氧化物复合陶瓷颗粒的粒度为2～10mm；
优选地，所述氧化物复合陶瓷颗粒的粒度为2～7mm；
优选地，所述氧化物复合陶瓷颗粒的粒度为2～4mm。
4.一种如权利要求1～3任一项所述的耐磨复合构件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在呈亚稳四方相的氧化物复合陶瓷颗粒表面包覆用于生成硬质相的金属或合金粉体，以及碳源形成的混合粉体；
将包覆改性后的陶瓷颗粒制成具有三维连通孔道的预制体，并进行固化；
将预制体置于构件需要复合的位置，合箱后浇铸耐磨基体材料熔体，熔体渗入预制体三维连通孔道中，与陶瓷颗粒表面包覆层反应，并在陶瓷颗粒间隙中生成碳化物硬质相，经过凝固冷却即得耐磨复合构件。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述金属或合金粉体与所述碳源的质量百分比为(90％:10％)～(95％:5％)。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述混合粉体的用量为所述陶瓷颗粒用量的10～12％。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述金属或合金粉体的粒度为1～20μm；
优选地，所述金属或合金粉体的粒度为2～15μm；
优选地，所述金属或合金粉体的粒度为4～12μm。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述混合粉体通过粘结剂粘附于所述陶瓷颗粒表面；
优选地，所述粘结剂为有机或无机粘结剂；
优选地，所述粘结剂为树脂或水玻璃；
优选地，所述粘结剂的用量为所述混合粉体总质量的4～6％。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述耐磨基底材料为高铬铸铁、碳合金钢、高锰钢中的任一种。
10.一种耐磨件，其特征在于，采用如权利要求1～3任一项所述的耐磨复合构件加工而成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410079737.0A CN117900433A (zh) | 2024-01-19 | 2024-01-19 | 一种耐磨复合构件及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202410079737.0A CN117900433A (zh) | 2024-01-19 | 2024-01-19 | 一种耐磨复合构件及其制备方法和应用 |
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| CN117900433A true CN117900433A (zh) | 2024-04-19 |
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2024
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