專利名稱：一種沉沙咀的原位合成復(fù)合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于礦山采選裝備制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種沉沙咀的原位合成復(fù)合方法。
背景技術(shù)：
礦山浮選領(lǐng)域分級(jí)、分離的旋流器在運(yùn)行時(shí)，固_液二相流做強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由 于下沉的礦料尺寸粗大，對旋流器底部的沉沙咀有劇烈的沖擊和磨損作用。這不僅會(huì)縮短 沉沙咀的使用壽命，增加停工檢修次數(shù)，影響生產(chǎn)線的連續(xù)作業(yè)，而且會(huì)由于關(guān)鍵部位尺寸 改變而改變底流量，從而惡化運(yùn)行效果。因此旋流器底部的沉沙咀對耐磨性和抗沖擊性要 求較高，一般采用高性能耐磨材料做內(nèi)襯。通常制作沉沙咀內(nèi)襯的材料有合金鑄鐵、陶瓷 和聚氨酯材料。合金鑄鐵內(nèi)襯旋流器耐磨性較差，其使用壽命較短。陶瓷內(nèi)襯旋流器重量 輕，磨性也較好，但由于陶瓷是脆性材料，容易在運(yùn)輸、安裝、使用過程中受沖擊而發(fā)生碎裂 報(bào)廢，在運(yùn)行過程中受到大尺寸物料沖擊的情況下，陶瓷內(nèi)襯將會(huì)碎裂而堵塞旋流器，另外 陶瓷內(nèi)襯需要經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)，生產(chǎn)工藝復(fù)雜、質(zhì)量不穩(wěn)定。聚氨酯內(nèi)襯由于重量輕，成形性 好，耐腐性和耐磨性較高而在近年來有所應(yīng)用，但使用中發(fā)現(xiàn)，聚氨酯內(nèi)襯在輸送細(xì)小顆粒 的物料時(shí)，使用效果較好，當(dāng)物料中存在大顆粒尖銳棱角的顆粒時(shí)，由于固液二相流運(yùn)動(dòng)速 度高，將受到高應(yīng)力沖擊，容易造成聚氨酯內(nèi)襯變形，甚至成片撕裂，因而不但影響旋流器 的分級(jí)、分離效果，而且嚴(yán)重時(shí)碎片還會(huì)堵塞旋流器，從而造成停產(chǎn)。綜上所述，目前所見的 材料還無法滿足沉沙咀對強(qiáng)度、韌性、耐磨性等各方面的綜合性能要求，必須開發(fā)出新型的 復(fù)合材料來生產(chǎn)復(fù)合沉沙咀，才能滿足選礦行業(yè)對沉沙嘴的生產(chǎn)實(shí)際需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種沉沙咀的原位合成復(fù)合方法，該方法不僅可以在沉沙咀 工作表面進(jìn)行局部復(fù)合，也可以在整個(gè)沉沙咀的厚度上進(jìn)行整體復(fù)合，可以把沉沙咀的耐 磨性提高6倍左右。本發(fā)明的技術(shù)方案為1)用鈦絲編織鈦絲網(wǎng)；2)將鈦絲網(wǎng)卷制或裁剪疊加成多層，預(yù)制成符合沉沙咀形狀的網(wǎng)狀立體骨架結(jié) 構(gòu)；3)把預(yù)制成網(wǎng)狀立體骨架進(jìn)行酸洗去掉油污雜物；4)按鑄造工藝要求制作鑄型；5)將預(yù)制的鈦絲網(wǎng)狀立體骨架放入鑄型；6)冶煉鑄鐵，得到液態(tài)鑄鐵；7)把液態(tài)鑄鐵澆入鑄型，獲得鈦絲-鑄鐵二元材料預(yù)制體；8)冷卻清理后把鈦絲_鑄鐵二元材料預(yù)制體置入熱處理爐；9)在碳化物形成溫度下保溫；
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10)隨爐冷卻后出爐，即制成碳化鈦增強(qiáng)鑄鐵基復(fù)合沉沙咀。所述鈦絲直徑為0. 1 2. 5mm ；所述鈦絲網(wǎng)編織成單層或多層，鈦絲間距為0. 2 10mm。所述步驟2)中，根據(jù)沉沙咀的尺寸和規(guī)格來制作鈦絲網(wǎng)立體骨架結(jié)構(gòu)，骨架厚度 可以是沉沙咀厚度的局部或等厚度。所述鑄鐵是指灰口鑄鐵或球墨鑄鐵。所述步驟9)碳化物形成溫度為1080°C 1350°C，保溫時(shí)間為30min 120min。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)通過該方法在鑄鐵基體中形成大量原位反應(yīng)生成的碳化鈦硬質(zhì)相，在鑄鐵基體中 彌散均勻分布，并與鑄鐵有效結(jié)合為一體，增強(qiáng)相界面清潔無污染，結(jié)合強(qiáng)度高，可充分發(fā) 揮硬質(zhì)相的高耐磨特性，也保留了基體金屬的良好韌性，從而達(dá)到最佳的性能匹配，該工藝 不僅可以在沉沙咀工作表面進(jìn)行局部復(fù)合，也可以在整個(gè)沉沙咀的厚度上進(jìn)行整體復(fù)合， 可以把沉沙咀的耐磨性提高6倍左右。1、通過鑄滲的原理，把鈦絲立體網(wǎng)狀骨架固定在鑄鐵基體中制作成預(yù)制體，保證 了碳化物形成元素鈦在基體中的均勻性。2、在熱處理爐中，通過1080°C 1350°C，保溫時(shí)間為30min 120min，使鈦原子進(jìn) 行中長程的充分?jǐn)U散，彌散到鑄鐵基體中，并與鑄鐵中的碳原子發(fā)生原位反應(yīng)，自然生成碳 化鈦硬質(zhì)相顆粒，由于1080°C 1350°C溫度區(qū)低于鑄鐵的液化溫度，因此鈦原子的擴(kuò)散屬 于固態(tài)擴(kuò)散，碳化鈦也是在固態(tài)下原位反應(yīng)生成的，避免了碳化鈦與基體金屬比重差異造 成的漂浮和偏析，解決了硬質(zhì)相難以彌散且均勻分布的復(fù)合材料制備難題，并且可以使全 部鈦參與原位反應(yīng)生成碳化鈦。3、碳化鈦硬質(zhì)相屬于內(nèi)部原位化學(xué)反應(yīng)生成，所以碳化鈦顆粒的界面潔凈無污 染，與鑄鐵基體結(jié)合成一體，具有良好的界面結(jié)合效果，避免了外加硬質(zhì)顆粒等傳統(tǒng)復(fù)合材 料復(fù)合工藝上的增強(qiáng)相界面弱化問題，獲得的復(fù)合材料既保留了鑄鐵的良好韌性，又有了 碳化鈦硬質(zhì)相的高耐磨性，進(jìn)一步提升了材料的磨損壽命。4、根據(jù)零件的需要，既可以把鈦絲網(wǎng)放置于鑄型的局部，澆注鑄鐵后獲得局部耐 磨的零件，復(fù)合層厚度可根據(jù)工況要求任意調(diào)整；也可以把鈦絲網(wǎng)放置于整個(gè)鑄型型腔中， 澆注鑄鐵后獲得整體耐磨的沉沙咀，工藝可控性強(qiáng)。


圖1為本發(fā)明工藝流程圖；圖2為局部預(yù)置鈦絲網(wǎng)的鑄型截面示意圖；圖3是局部復(fù)合材料沉沙咀結(jié)構(gòu)剖視圖；圖4是整體復(fù)合材料沉沙咀結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1 制作局部復(fù)合材料沉沙咀(1)用2謹(jǐn)鈦絲編織鈦絲網(wǎng)1，鈦絲間距為10謹(jǐn)；
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(2)鈦絲網(wǎng)1裁剪、疊加、卷制成沉沙咀形狀，疊加厚度為沉沙咀總厚度的1/3 ；(3)把鈦絲網(wǎng)1進(jìn)行酸洗；(4)按鑄造工藝要求制作鑄型2 ；(5)把鈦絲網(wǎng)1放置入鑄型2型腔；(6)冶煉鑄鐵3，得到液態(tài)鑄鐵；(7)把液態(tài)鑄鐵3澆入鑄型，獲得鈦絲_鑄鐵二元材料預(yù)制體；(8)冷卻脫型清理后，把鈦絲_鑄鐵二元材料預(yù)制體置入熱處理爐；(9)在 1150°C溫度下保溫 90min ；(10)隨爐冷卻后出爐，即得到表面1/3厚度上有碳化鈦4增強(qiáng)的局部鑄鐵基復(fù)合 材料沉沙咀5。實(shí)施例2 制作整體復(fù)合材料沉沙咀(1)用0. 5mm鈦絲編織鈦絲網(wǎng)1，鈦絲間距為2mm ；(2)鈦絲網(wǎng)1裁剪、疊加、卷制成沉沙咀形狀；(3)把鈦絲網(wǎng)1進(jìn)行酸洗；(4)按鑄造工藝要求制作鑄型2 ；(5)把鈦絲網(wǎng)1放置入鑄型2型腔；(6)冶煉鑄鐵3，得到液態(tài)鑄鐵；(7)把液態(tài)鑄鐵3澆入鑄型，獲得鈦絲_鑄鐵二元材料預(yù)制體；(8)冷卻脫型清理后，把鈦絲_鑄鐵二元材料預(yù)制體置入熱處理爐；(9)在 I3OOO溫度下保溫 6Omin ；(10)隨爐冷卻后出爐，即得到整體碳化鈦4增強(qiáng)鑄鐵基復(fù)合材料沉沙咀5。
權(quán)利要求
一種沉沙咀的原位合成復(fù)合方法，其特征在于該復(fù)合方法按以下步驟進(jìn)行1)用鈦絲編織鈦絲網(wǎng)；2)將鈦絲網(wǎng)卷制或疊加成多層，預(yù)制成符合沉沙咀形狀的網(wǎng)狀立體骨架結(jié)構(gòu)；3)按鑄造工藝要求制作鑄型；4)將預(yù)制的鈦絲網(wǎng)狀立體骨架放入鑄型；5)把液態(tài)鑄鐵澆入鑄型，獲得鈦絲 鑄鐵二元材料預(yù)制體；6)冷卻清理后把鈦絲 鑄鐵二元材料預(yù)制體置入熱處理爐；7)在碳化物形成溫度下保溫；8)隨爐冷卻后出爐，即制成碳化鈦增強(qiáng)鑄鐵基復(fù)合沉沙咀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉沙咀的原位合成復(fù)合方法，其特征在于所述鈦絲直徑為 0. 1 2. 5mmο
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉沙咀的原位合成復(fù)合方法，其特征在于所述網(wǎng)狀立體骨 架厚度是沉沙咀厚度的一部分，或等于沉沙咀的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉沙咀的原位合成復(fù)合方法，其特征在于所述鈦絲網(wǎng)鈦絲 間距為0. 2 10mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉沙咀的原位合成復(fù)合方法，其特征在于所述步驟7)碳化 物形成溫度為1080°C 1350°C，保溫時(shí)間為30min 120min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沉沙咀的原位合成復(fù)合方法，其特征在于所述鑄鐵是指灰 口鑄鐵或球墨鑄鐵。
7.一種用權(quán)利要求1所述的沉沙咀的原位合成復(fù)合方法制成的碳化鈦增強(qiáng)鑄鐵基復(fù) 合沉沙咀。
全文摘要
本發(fā)明是一種沉沙咀的原位合成復(fù)合方法。該復(fù)合方法包括以下步驟把鈦絲編織成鈦絲網(wǎng)卷制或疊加成多層，制成符合沉沙咀形狀的網(wǎng)狀立體骨架結(jié)構(gòu)；按照鑄造工藝要求制作鑄型，把鈦絲立體網(wǎng)狀骨架預(yù)置在鑄型型腔中；冶煉鑄鐵，得到液態(tài)鑄鐵澆入鑄型中，液態(tài)鑄鐵充滿網(wǎng)狀立體骨架的空隙，冷卻清理后得到鈦絲網(wǎng)狀立體骨架固定于金屬基體中的鈦絲-鑄鐵二元材料預(yù)制體；把鈦絲-鑄鐵二元材料預(yù)制體置入熱處理爐，加溫到碳化物形成溫度進(jìn)行保溫，生成高微觀硬度的碳化鈦顆粒，獲得碳化鈦顆粒增強(qiáng)鑄鐵基復(fù)合沉沙咀。該沉沙咀充分發(fā)揮了碳化鈦硬質(zhì)相的高耐磨性能和鑄鐵的良好韌性，調(diào)控方便，工藝可靠，可廣泛應(yīng)用于礦山采選領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B22D23/04GK101912958SQ20101022823
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者周榮, 周榮鋒, 岑啟宏, 范云鷹, 蔣業(yè)華, 黎振華 申請人:昆明理工大學(xué)