專利名稱：耐磨陶瓷棒定向排列增強(qiáng)鋼或鐵基鑄造復(fù)合材料的制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬基復(fù)合材料領(lǐng)域，更具體地說是一種耐磨陶瓷棒定向排列增強(qiáng)鋼或鐵基 鑄造復(fù)合材料的制備工藝，通過鑄造工藝生產(chǎn)復(fù)合材料耐磨鑄件的方法。
背景技術(shù)：
冶金、建材、電力、礦山等領(lǐng)域廣泛使用的易損件通常采用普通耐磨鑄鐵或耐磨鑄鋼， 而普通耐磨材料的耐磨性與沖擊韌性是一對矛盾，增加硬度可提高材料的耐磨性，但同時可 降低材料的沖擊韌性，易造成耐磨零件早期斷裂而失效，嚴(yán)重者會造成設(shè)備或人身安全事故。 通常為了保證設(shè)備在使用過程的安全性，要犧牲部分耐磨性。
隨著工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷進(jìn)步，用戶對耐磨材料的要求越來越高，不但要有足夠的韌性， 還要有更高的耐磨性。
耐磨陶瓷有著極高的硬度和耐磨性，但因其韌性很低而在具有較強(qiáng)沖擊工況下無法使用。
復(fù)合材料可以有效解決材料在耐磨性和沖擊韌性上的矛盾，目前已經(jīng)開發(fā)了各種各樣的 復(fù)合材料生產(chǎn)工藝，有鑄造燒結(jié)法、鑄滲法、原位生成法等。但因工藝不夠穩(wěn)定，增強(qiáng)相和 基體金屬之間的結(jié)合面(界面)容易存在氣孔、夾雜、浸潤不足等缺陷，容易造成掉塊、脫 落而早期損壞，難以得到性能穩(wěn)定的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種耐磨陶瓷棒定向排列增強(qiáng)鋼 或鐵基鑄造復(fù)合材料的制備工藝，將陶瓷棒均勻排列在鑄件中，以能保證材料的均勻磨損， 避免因工藝不穩(wěn)定造成的早期損壞。
本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明耐磨陶瓷棒定向排列增強(qiáng)鋼或鐵基鑄造復(fù)合材料制備工藝的特點是將耐磨陶瓷
棒以5 10mm的間距垂直于磨損面排列并固定于鑄型中，澆入母體金屬液，凝固后得到復(fù)合 材料耐磨鑄件。
本發(fā)明耐磨陶瓷棒定向排列增強(qiáng)鋼或鐵基鑄造復(fù)合材料的制備工藝的特點也在于所述 耐磨陶瓷棒是直徑為3 6mm、長為40 60mm的A1203、 SiC、或ZrO2。
本發(fā)明耐磨陶瓷棒定向排列增強(qiáng)鋼或鐵基鑄造復(fù)合材料的制備工藝是按如下過程進(jìn)行 a、根據(jù)耐磨鑄件使用工況選擇耐磨陶瓷棒，對于沖擊磨損工況選擇Zr02陶瓷棒；對于 磨粒磨損工況選擇A1203或SiC陶瓷棒；b、 按鑄造工藝在型腔中刷涂料，采用下泥芯法或型內(nèi)支撐法將陶瓷棒固定在型腔磨損 部位，陶瓷棒排列方向垂直于主要磨損面。
c、 合箱澆注，完成鑄造工藝即得耐磨陶瓷棒定向排列增強(qiáng)鋼或鐵基鑄造復(fù)合材料。 與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在
1、 本發(fā)明使用耐磨陶瓷棒，以一定的間距定向排列，并在鑄型的設(shè)定部位上加以固定， 向鑄型中澆入液態(tài)金屬，凝固后得到復(fù)合耐磨材料鑄件。由于基體金屬包裹、并支撐著耐磨 陶瓷棒，在經(jīng)使用使基體金屬磨損后，露出耐磨陶瓷棒，以此有效抵抗磨損。以本發(fā)明方法 鑄造生產(chǎn)的復(fù)合材料在保證足夠沖擊韌性的前提下可大幅度提高材料的耐磨性。
2、 本發(fā)明解決了普通耐磨材料的耐磨性與沖擊韌性不能兼得的矛盾，可在普通鑄造生 產(chǎn)條件下制備復(fù)合耐磨材料，通過使用成品耐磨陶瓷棒，有效避免復(fù)合界面問題，使得生產(chǎn) 工藝更穩(wěn)定，產(chǎn)品性能更穩(wěn)定。
3、 本發(fā)明充分利用耐磨陶瓷棒的高硬度、高耐磨性作為增強(qiáng)相，以普通耐磨合金或普 通鑄鋼為母體材料，通過鑄造的工藝方法得到耐磨復(fù)合材料鑄件，工藝簡便，成品率高，其
耐磨性比目前廣泛使用的普通耐磨材料要高三倍以上，而成本增加僅20%。不但可提高生產(chǎn)
企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，對使用單位而言，可延長備件更換周期，提高生產(chǎn)效率；可降低備件消耗， 提高經(jīng)濟(jì)效益；可降低能耗，減少環(huán)境污染。
具體實施例方式
具體實施中，耐磨陶瓷棒定向排列增強(qiáng)鋼或鐵基鑄造復(fù)合材料的制備工藝為
1、 根據(jù)耐磨鑄件的結(jié)構(gòu)、使用場合、極限失效磨損量、工況條件等因素選擇耐磨陶瓷 棒的材質(zhì)、直徑、長度等，包括對于沖擊磨損工況選擇Zr02陶瓷棒；對于磨粒磨損工況
選擇A1203或SiC陶瓷棒；大鑄件選大尺度耐磨陶瓷棒、小鑄件選小尺度耐磨陶瓷棒。
2、 鑄造造型。
3、 根據(jù)耐磨鑄件使用條件制定陶瓷棒間距。
4、 采用下泥芯方法將陶瓷棒固定在型腔特定部位。
5、 合箱澆注。
6、 冷卻后得到耐磨復(fù)合材料鑄件。
7、 在進(jìn)行相應(yīng)的熱處理后，不影響耐磨陶瓷棒的性能。
實施例1:
錘式破碎機(jī)錘頭一般使用高錳鋼材料，在某石料廠一般使用壽命為30小時，應(yīng)用本發(fā) 明，使用直徑為4mm、長度為40mm的ZrO2陶瓷棒，以10mm的間距排列于磨損部位，采用低合金耐磨鋼，空冷處理。在相同條件下使用壽命為105小時，壽命是原來的3.5倍。 實施例2:
軋鋼機(jī)使用的導(dǎo)位板為耐磨耐熱合金鋼， 一般使用壽命為l周，應(yīng)用本發(fā)明，使用直徑 為4mm、長度為20mm的Al2O3陶瓷棒，以5mm的間距斜排于磨損部位，采用普通碳素鑄 鋼做本體材料。在相同條件下使用壽命為2周，壽命是原來的2倍。
權(quán)利要求
1、耐磨陶瓷棒定向排列增強(qiáng)鋼或鐵基鑄造復(fù)合材料的制備工藝，其特征是將耐磨陶瓷棒以5～10mm的間距垂直于磨損面排列并固定于鑄型中，澆入母體金屬液，凝固后得到復(fù)合材料耐磨鑄件。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨陶瓷棒定向排列增強(qiáng)鋼或鐵基鑄造復(fù)合材料的制備工藝， 其特征是所述耐磨陶瓷棒是直徑為3 6mm、長為40 60mm的A1203、 SiC、或Zr02。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨陶瓷棒定向排列增強(qiáng)鋼或鐵基鑄造復(fù)合材料的制備工藝， 其特征是按如下過程進(jìn)行a、 根據(jù)耐磨鑄件使用工況選擇耐磨陶瓷棒，對于沖擊磨損工況選擇Zr02陶瓷棒；對于 磨粒磨損工況選擇A1203或SiC陶瓷棒；b、 按鑄造工藝在型腔中刷涂料，采用下泥芯法或型內(nèi)支撐法將陶瓷棒固定在型腔磨損 部位，陶瓷棒排列方向垂直于主要磨損面。c、 合箱澆注，完成鑄造工藝即得耐磨陶瓷棒定向排列增強(qiáng)鋼或鐵基鑄造復(fù)合材料。
全文摘要
耐磨陶瓷棒定向排列增強(qiáng)鋼或鐵基鑄造復(fù)合材料的制備工藝，其特征是將耐磨陶瓷棒以5～10mm的間距垂直于磨損面排列并固定于鑄型中，澆入母體金屬液，凝固后得到復(fù)合材料耐磨鑄件。本發(fā)明主要解決了普通耐磨材料的耐磨性與沖擊韌性不能兼得的矛盾，可在普通鑄造生產(chǎn)條件下制備復(fù)合耐磨材料鑄件，通過使用商品耐磨陶瓷棒避免復(fù)合界面問題，使得生產(chǎn)工藝更穩(wěn)定，產(chǎn)品性能更穩(wěn)定。
文檔編號B22D19/16GK101623752SQ20091014438
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月6日
發(fā)明者董增祥 申請人:安徽威爾耐磨材料制造有限公司