專利名稱：一種耐熱疲勞的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種耐熱疲勞的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展對(duì)材料的耐磨性能要求越來越高，冶金、礦山、建材、電力、化工、 煤炭和農(nóng)業(yè)等部門分別要用到礦山機(jī)械、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械和各種破碎粉磨機(jī)械，這些機(jī)械設(shè)備的易損件要受到砂石、礦石、土壤等各種物料和研磨體的磨損，每年要消耗大量金屬。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，能源的1/3 1/2消耗與摩擦和磨損有關(guān)。對(duì)材料來說，約80%的零件失效是由磨損引起的，其中因磨料磨損而失效的約占50%，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)用于磨料磨損工況的耐磨鐵鐵件，每年要消耗200多萬噸。由此，開發(fā)研制出一種能在磨損工況下，具有較長(zhǎng)使用壽命的新材質(zhì)顯得極為重要。在工業(yè)中的許多領(lǐng)域存在惡劣的工作環(huán)境，要求工作零部件同時(shí)具備耐磨耐熱或耐磨耐蝕綜合性能，因此具有單一性能的材料已不能滿足工況的需求。復(fù)合材料由于是將兩種或以上具有不同特性的材料，通過物理或化學(xué)的方法將它們有機(jī)結(jié)合在一起，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，因此材料具有優(yōu)異的綜合性能。近幾年來，對(duì)復(fù)合材料制備工藝的研究做了大量的工作，開發(fā)了多種工藝。這些工藝方法用于制造有色金屬?gòu)?fù)合材料時(shí)，由于有色金屬大多數(shù)熔點(diǎn)低，與很多增強(qiáng)顆粒間浸潤(rùn)性好，因此取得了很好的效果。如SiC增強(qiáng)鋁合金復(fù)合材料制造活塞，使用壽命大幅度提高。然而對(duì)黑色金屬而言，由于熔點(diǎn)高，相互之間冶金反應(yīng)復(fù)雜，因此如何方便地使增強(qiáng)顆粒加入黑色金屬液中，一直是一道難題，這嚴(yán)重影響顆粒增強(qiáng)鐵鐵基復(fù)合材料的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。多年來，對(duì)顆粒增強(qiáng)鐵鐵基復(fù)合材料的工藝研究一直是復(fù)合材料研究的重大課題之一，也取得了一些成果。專利(公開號(hào)1080221)介紹了一種制備顆粒增強(qiáng)耐磨復(fù)合材料的鑄造方法，其工藝步驟是先做好鑄型，同時(shí)制備尺寸為負(fù)偏差的消失模，再將消失模放入鑄型中，這樣在消失模和鑄型間就形成空隙。將空隙填滿硬質(zhì)顆粒，合箱抽真空澆注，從而在表面形成含硬質(zhì)顆粒的耐磨材料。該方法工序復(fù)雜，不能很好的將消失模負(fù)壓鑄造工藝的優(yōu)點(diǎn)利用起來，生產(chǎn)效率低，且復(fù)合層厚度和質(zhì)量難以保證。 CN1383945A公開了一種顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，它的工序步驟是先做好泡沫塑料模，在鑄件需要制作復(fù)合材料的部位，將模制作成兩部分粘結(jié)，其中之一制有溝槽，然后將混制好的增強(qiáng)顆粒填滿溝槽，再將模的兩部分粘結(jié)起來，上涂料烘干造型，最后抽真空澆注。這種方法制備較復(fù)雜，不適合實(shí)際生產(chǎn)的需要。CN101053898A介紹了一種制備顆粒增強(qiáng)金屬基表面復(fù)合材料的真空實(shí)型鑄滲方法，這種方法是將增強(qiáng)顆粒制備成與復(fù)合材料所需耐磨表面形狀相適應(yīng)的預(yù)制塊，將其固定在需要合金化的泡沫材料模樣表面，然后按鑄造工藝造型并澆注。公布了一種局部復(fù)合材料及其制造方法，其是將陶瓷顆粒、 有機(jī)粘結(jié)劑與普碳鋼基、耐熱鋼基或鎳基粉末混勻，壓制成所需形狀的預(yù)制塊，置于需強(qiáng)化的鑄件的鑄型局部，澆注金屬即可。上述兩種發(fā)明與本發(fā)明類似，其中最大的區(qū)別在于上述兩種方法做出的復(fù)合材料并不耐熱疲勞，在激冷激熱數(shù)次后，其復(fù)合層會(huì)出現(xiàn)致命性裂紋， 從而減少其使用壽命；CN101422814A公開了一種局部復(fù)合耐磨材料的制備方法，它是選用高合金粉芯管絲，根據(jù)工件表面的形狀，裁剪、卷制或疊加制成相似結(jié)構(gòu)；按照鑄造工藝造型，將制作好的高合金粉芯管絲預(yù)埋入砂型型腔中，冶煉基材金屬材料澆注，從而得到所需復(fù)合材料。這種方法的缺點(diǎn)在于易形成夾渣缺陷，用于實(shí)際生產(chǎn)時(shí)工藝可控性較差，不適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種耐熱疲勞的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，制備能滿足各種磨損、激冷激熱等復(fù)雜工況下使用的高性能復(fù)合材料。本發(fā)明通過下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種耐熱疲勞的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，經(jīng)過下列各步驟
(1)將鎳基自熔合金粉末與硬質(zhì)陶瓷顆?；旌暇鶆?，加入粘結(jié)劑，制成預(yù)制塊，其中，鎳基自熔合金粉末占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為5 25% ；粘結(jié)劑占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為2 4% ；
(2)采用常規(guī)砂型鑄造或消失模鑄造，再熔煉基材金屬材料至澆注溫度后，將其澆注入放有步驟(1)所得預(yù)制塊的型腔中，室溫冷卻凝固，經(jīng)清砂處理，即得到由耐熱疲勞的層狀復(fù)合耐磨層、冶金過渡層、基材金屬層組成的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料。所述步驟(1)的硬質(zhì)陶瓷顆粒是碳化硅、碳化鎢、氮化硅、氮化鈦中的一種或任意幾種；當(dāng)硬質(zhì)陶瓷顆粒是兩種或兩種以上時(shí)，各種硬質(zhì)陶瓷顆粒的粒度相同。所述步驟(1)的硬質(zhì)陶瓷顆粒的粒徑為-40 +80目。所述步驟(1)的鎳基自熔合金粉末是Ni25A、Ni25B、Ν 35Α, Ni45A、Ni55A、Ni60B、 Ni60CuMo、Ni60CuMoW、Ni65、Ni25WC35、Ni6025WC、Ni6035WC 或 Ni6040WC。所述步驟(1)的鎳基自熔合金粉末的粒徑為-150 +200目。所述步驟(1)的粘結(jié)劑是聚乙烯醇(PVA)或水玻璃。所述步驟(2)中的砂型鑄造，是將預(yù)制塊預(yù)埋入按照鑄造工藝要求制作的砂型型腔中，再進(jìn)行澆注。所述砂型采用樹脂砂或水玻璃砂制成，按鑄造工藝制作澆冒口。所述步驟(2)中的消失模鑄造，是根據(jù)耐磨件的形狀結(jié)構(gòu)使用切割或發(fā)泡的方法制成可氣化的泡沫模型，將預(yù)制塊涂覆在耐磨件承受熱循環(huán)及磨損的表面，再進(jìn)行澆注。所述消失模的泡沫模型采用聚苯乙烯(EPS)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成。所述步驟(2)中的基材金屬材料是普通碳鋼、合金鋼或高錳鋼。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果
1、由于碳化硅、碳化鎢、氮化硅、氮化鈦等陶瓷顆粒具有很高的硬度，一般是傳統(tǒng)金屬耐磨材料硬度的8 10倍，因此復(fù)合到導(dǎo)衛(wèi)板表面后，能夠成為良好的抗磨硬質(zhì)相，以抵制物料在導(dǎo)衛(wèi)板表面運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)導(dǎo)衛(wèi)板的切削和鑿削，提高導(dǎo)衛(wèi)板的使用壽命，比普通導(dǎo)衛(wèi)板提高3 5倍。2、由于鎳基自熔合金粉末高溫性能較好，加入適量體積分?jǐn)?shù)的粉末后，可以改善
4復(fù)合材料導(dǎo)板復(fù)合層中基體的組織，使其耐熱疲勞性能顯著提高，還可以對(duì)陶瓷顆粒提供良好的支撐作用，避免了復(fù)合材料復(fù)合層在使用時(shí)發(fā)生陶瓷顆粒脫落的現(xiàn)象。3、復(fù)合層厚度可根據(jù)實(shí)際工況條件需要，在2 6mm范圍內(nèi)進(jìn)行自由設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)需要在激冷激熱工況下使用的耐磨件的生產(chǎn)成本進(jìn)行控制，獲得很高的性價(jià)比。4、本發(fā)明的復(fù)合制備工藝可控性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)便，成品率高，整體性能高，生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，耐熱疲勞的層狀復(fù)合耐磨層與基材金屬層形成良好的冶金結(jié)合，能廣泛應(yīng)用于礦山、 電力、冶金、煤炭、建材等耐熱疲勞及耐磨領(lǐng)域，便于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。


圖1是實(shí)施例1錘頭制備過程的澆注示意圖2是實(shí)施例1所得復(fù)合材料錘頭的剖視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是實(shí)施例1所得復(fù)合材料錘頭熱循環(huán)前的金相組織圖； 圖4是實(shí)施例1所得復(fù)合材料錘頭熱循環(huán)60次的金相組織圖； 圖5是圖2中A區(qū)域的局部放大圖。圖中1為預(yù)制塊，2為造型用砂，3為型腔，4為基材金屬，5為復(fù)合層。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1
(1)將粒徑為150目的Ni6025WC粉末與粒徑為-40 +60目的碳化鎢顆?；旌暇鶆?， 加入聚乙烯醇(PVA)，制成預(yù)制塊(如圖1中標(biāo)號(hào)1)，其中，鎳基自熔合金粉末占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為15% ；粘結(jié)劑占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為m ；
(2)采用常規(guī)消失模鑄造，根據(jù)耐磨件的形狀結(jié)構(gòu)使用切割的方法采用聚苯乙烯(EPS) 制成的可氣化的錘頭泡沫模型，將預(yù)制塊涂覆在耐磨件承受熱循環(huán)及磨損的表面，再熔煉合金鋼Crl5高鉻鋼至澆注溫度1580°C后，將其澆注入放有步驟(1)所得預(yù)制塊的型腔中， 室溫冷卻凝固，經(jīng)清砂處理，即得到由耐熱疲勞的層狀復(fù)合耐磨層、冶金過渡層、基材金屬層組成的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料錘頭(如圖2)。從制成的錘頭上切割出熱震試樣，熱震前試樣的金相組織如圖3所示，然后將試樣進(jìn)行60次熱循環(huán)，同一位置處的金相組織如圖4所示。表明材料在激冷激熱條件下，仍沒有產(chǎn)生影響其性能的致命裂紋。實(shí)施例2
(1)將粒徑為180目的Ni25A粉末與粒徑為40目的碳化硅和碳化鎢顆?；旌暇鶆颍尤刖垡蚁┐?PVA)，制成預(yù)制塊，其中，鎳基自熔合金粉末占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為10%;粘結(jié)劑占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為愧；
(2)采用常規(guī)砂型鑄造，將預(yù)制塊預(yù)埋入按照鑄造工藝要求采用樹脂砂制成的錘頭砂型型腔中，再熔煉高碳鋼(普通碳鋼)至澆注溫度1580°C后，將其澆注入放有步驟(1)所得預(yù)制塊的型腔中，室溫冷卻凝固，經(jīng)清砂處理，即得到由耐熱疲勞的層狀復(fù)合耐磨層、冶金過渡層、基材金屬層組成的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料錘頭。實(shí)施例3(1)將粒徑為200目的Ni25B粉末與粒徑為60目的碳化硅和碳化鎢顆?；旌暇鶆颍尤刖垡蚁┐?PVA)，制成預(yù)制塊，其中，鎳基自熔合金粉末占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為15%;粘結(jié)劑占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為愧；
(2)采用常規(guī)砂型鑄造，將預(yù)制塊預(yù)埋入按照鑄造工藝要求采用水玻璃砂制成的錘頭砂型型腔中，再熔煉高碳鋼(普通碳鋼)至澆注溫度后，將其澆注入放有步驟(1)所得預(yù)制塊的型腔中，室溫冷卻凝固，經(jīng)清砂處理，即得到由耐熱疲勞的層狀復(fù)合耐磨層、冶金過渡層、 基材金屬層組成的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料錘頭。實(shí)施例4
(1)將粒徑為-160目的Ni35A粉末與粒徑為-60 +80目的碳化鎢顆?；旌暇鶆?，加入聚乙烯醇(PVA)，制成預(yù)制塊，其中，鎳基自熔合金粉末占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為20%;粘結(jié)劑占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為3% ；
(2)采用消失模鑄造，根據(jù)耐磨件的形狀結(jié)構(gòu)使用發(fā)泡的方法采用聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)制成的可氣化的泡沫模型，將預(yù)制塊涂覆在耐磨件承受熱循環(huán)及磨損的表面，再熔煉合金鋼Crl5高鉻鋼至澆注溫度后，將其澆注入放有步驟(1)所得預(yù)制塊的型腔中，室溫冷卻凝固，經(jīng)清砂處理，即得到由耐熱疲勞的層狀復(fù)合耐磨層、冶金過渡層、基材金屬層組成的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料。實(shí)施例5
(1)將粒徑為-150 +170目的Ni45A粉末與粒徑為80目的碳化鎢、氮化硅和氮化鈦顆粒混合均勻，加入水玻璃，制成預(yù)制塊，其中，鎳基自熔合金粉末占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為 25% ；粘結(jié)劑占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為4% ；
(2)采用常規(guī)消失模鑄造，根據(jù)耐磨件的形狀結(jié)構(gòu)使用發(fā)泡的方法采用聚苯乙烯(EPS) 制成的可氣化的泡沫模型，將預(yù)制塊涂覆在耐磨件承受熱循環(huán)及磨損的表面，再熔煉合金鋼Crl5高鉻鋼至澆注溫度后，將其澆注入放有步驟(1)所得預(yù)制塊的型腔中，室溫冷卻凝固，經(jīng)清砂處理，即得到由耐熱疲勞的層狀復(fù)合耐磨層、冶金過渡層、基材金屬層組成的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料。實(shí)施例6
(1)將粒徑為180目的Ni55A粉末與粒徑為40目的氮化鈦顆?；旌暇鶆?，加入聚乙烯醇(PVA)，制成預(yù)制塊，其中，鎳基自熔合金粉末占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為5%;粘結(jié)劑占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為2、；
(2)采用常規(guī)砂型鑄造，將預(yù)制塊預(yù)埋入按照鑄造工藝要求采用樹脂砂制成的錘頭砂型型腔中，再熔煉合金鋼Crl5高鉻鋼至澆注溫度后，將其澆注入放有步驟(1)所得預(yù)制塊的型腔中，室溫冷卻凝固，經(jīng)清砂處理，即得到由耐熱疲勞的層狀復(fù)合耐磨層、冶金過渡層、 基材金屬層組成的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料錘頭。實(shí)施例7
(1)將粒徑為200目的Ni60B粉末與粒徑為60目的碳化硅和碳化鎢顆?；旌暇鶆颍尤刖垡蚁┐?PVA)，制成預(yù)制塊，其中，鎳基自熔合金粉末占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為15%;粘結(jié)劑占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為愧；
(2)采用常規(guī)砂型鑄造，將預(yù)制塊預(yù)埋入按照鑄造工藝要求采用水玻璃砂制成的錘頭砂型型腔中，再熔煉40Cr低合金鋼至澆注溫度后，將其澆注入放有步驟(1)所得預(yù)制塊的型腔中，室溫冷卻凝固，經(jīng)清砂處理，即得到由耐熱疲勞的層狀復(fù)合耐磨層、冶金過渡層、基材金屬層組成的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料錘頭。實(shí)施例8
(1)將粒徑為-160目的Ni60CuMo粉末與粒徑為-60 +80目的碳化鎢顆?；旌暇鶆?， 加入聚乙烯醇(PVA)，制成預(yù)制塊，其中，鎳基自熔合金粉末占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為22% ；粘結(jié)劑占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為3% ；
(2)采用消失模鑄造，根據(jù)耐磨件的形狀結(jié)構(gòu)使用發(fā)泡的方法采用聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)制成的可氣化的泡沫模型，將預(yù)制塊涂覆在耐磨件承受熱循環(huán)及磨損的表面，再熔煉40Cr低合金鋼至澆注溫度1580°C后，將其澆注入放有步驟(1)所得預(yù)制塊的型腔中，室溫冷卻凝固，經(jīng)清砂處理，即得到由耐熱疲勞的層狀復(fù)合耐磨層、冶金過渡層、基材金屬層組成的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料。實(shí)施例9
(1)將粒徑為-150 +170目的Ni60CuMoW粉末與粒徑為80目的碳化鎢、氮化硅和氮化鈦顆?；旌暇鶆?，加入水玻璃，制成預(yù)制塊，其中，鎳基自熔合金粉末占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為25% ；粘結(jié)劑占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為4% ；
(2)采用常規(guī)消失模鑄造，根據(jù)耐磨件的形狀結(jié)構(gòu)使用發(fā)泡的方法采用聚苯乙烯(EPS) 制成的可氣化的導(dǎo)衛(wèi)板泡沫模型，將預(yù)制塊涂覆在耐磨件承受熱循環(huán)及磨損的表面，再熔煉高錳鋼至澆注溫度后，將其澆注入放有步驟(1)所得預(yù)制塊的型腔中，室溫冷卻凝固，經(jīng)清砂處理，即得到由耐熱疲勞的層狀復(fù)合耐磨層、冶金過渡層、基材金屬層組成的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料導(dǎo)衛(wèi)板。實(shí)施例10
(1)將粒徑為180目的Ni65粉末與粒徑為40目的氮化鈦顆粒混合均勻，加入聚乙烯醇(PVA)，制成預(yù)制塊，其中，鎳基自熔合金粉末占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為5%;粘結(jié)劑占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為2、；
(2)采用常規(guī)砂型鑄造，將預(yù)制塊預(yù)埋入按照鑄造工藝要求采用樹脂砂制成的導(dǎo)衛(wèi)板砂型型腔中，再熔煉高錳鋼至澆注溫度后，將其澆注入放有步驟(1)所得預(yù)制塊的型腔中， 室溫冷卻凝固，經(jīng)清砂處理，即得到由耐熱疲勞的層狀復(fù)合耐磨層、冶金過渡層、基材金屬層組成的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料導(dǎo)衛(wèi)板。實(shí)施例11
(1)將粒徑為200目的Ni25WC35粉末與粒徑為60目的碳化硅和碳化鎢顆?；旌暇鶆?， 加入聚乙烯醇(PVA)，制成預(yù)制塊，其中，鎳基自熔合金粉末占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為15% ；粘結(jié)劑占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為愧；
(2)采用常規(guī)砂型鑄造，將預(yù)制塊預(yù)埋入按照鑄造工藝要求采用水玻璃砂制成的錘頭砂型型腔中，再熔煉高碳鋼(普通碳鋼)至澆注溫度后，將其澆注入放有步驟(1)所得預(yù)制塊的型腔中，室溫冷卻凝固，經(jīng)清砂處理，即得到由耐熱疲勞的層狀復(fù)合耐磨層、冶金過渡層、 基材金屬層組成的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料錘頭。實(shí)施例12
(1)將粒徑為-150 +170目的Ni6035WC粉末與粒徑為80目的碳化鎢、氮化硅和氮化鈦顆粒混合均勻，加入水玻璃，制成預(yù)制塊，其中，鎳基自熔合金粉末占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為25% ；粘結(jié)劑占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為4% ；
(2)采用常規(guī)消失模鑄造，根據(jù)耐磨件的形狀結(jié)構(gòu)使用發(fā)泡的方法采用聚苯乙烯(EPS) 制成的可氣化的導(dǎo)衛(wèi)板泡沫模型，將預(yù)制塊涂覆在耐磨件承受熱循環(huán)及磨損的表面，再熔煉高碳鋼(普通碳鋼)至澆注溫度后，將其澆注入放有步驟(1)所得預(yù)制塊的型腔中，室溫冷卻凝固，經(jīng)清砂處理，即得到由耐熱疲勞的層狀復(fù)合耐磨層、冶金過渡層、基材金屬層組成的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料導(dǎo)衛(wèi)板。
實(shí)施例13
(1)將粒徑為200目的Ni6040WC粉末與粒徑為60目的碳化硅和碳化鎢顆?；旌暇鶆?， 加入聚乙烯醇(PVA)，制成預(yù)制塊，其中，鎳基自熔合金粉末占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為15% ；粘結(jié)劑占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為愧；
(2)采用常規(guī)砂型鑄造，將預(yù)制塊預(yù)埋入按照鑄造工藝要求采用水玻璃砂制成的錘頭砂型型腔中，再熔煉40Cr低合金鋼至澆注溫度后，將其澆注入放有步驟(1)所得預(yù)制塊的型腔中，室溫冷卻凝固，經(jīng)清砂處理，即得到由耐熱疲勞的層狀復(fù)合耐磨層、冶金過渡層、基材金屬層組成的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料錘頭。
權(quán)利要求
1.一種耐熱疲勞的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其特征在于經(jīng)過下列各步驟(1)將鎳基自熔合金粉末與硬質(zhì)陶瓷顆粒混合均勻，加入粘結(jié)劑，制成預(yù)制塊，其中，鎳基自熔合金粉末占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為5 25% ；粘結(jié)劑占預(yù)制塊的體積分?jǐn)?shù)為2 4% ；(2)采用常規(guī)砂型鑄造或消失模鑄造，再熔煉基材金屬材料至澆注溫度后，將其澆注入放有步驟(1)所得預(yù)制塊的型腔中，室溫冷卻凝固，經(jīng)清砂處理，即得到由耐熱疲勞的層狀復(fù)合耐磨層、冶金過渡層、基材金屬層組成的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱疲勞的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述步驟(1)的硬質(zhì)陶瓷顆粒是碳化硅、碳化鎢、氮化硅、氮化鈦中的一種或任意幾種；當(dāng)硬質(zhì)陶瓷顆粒是兩種或兩種以上時(shí)，各種硬質(zhì)陶瓷顆粒的粒度相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱疲勞的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述步驟(1)的硬質(zhì)陶瓷顆粒的粒徑為-40 +80目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱疲勞的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述步驟(1)的鎳基自熔合金粉末是Ni25A、Ni25B、Ni35A、Ni45A、Ni55A、Ni60B、 Ni60CuMo、Ni60CuMoW、Ni65、Ni25WC35、Ni6025WC、Ni6035WC 或 Ni6040WC。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱疲勞的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述步驟(1)的鎳基自熔合金粉末的粒徑為-150 +200目。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱疲勞的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述步驟(1)的粘結(jié)劑是聚乙烯醇或水玻璃。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱疲勞的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的砂型鑄造，是將預(yù)制塊預(yù)埋入按照鑄造工藝要求制作的砂型型腔中，再進(jìn)行澆注。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱疲勞的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的消失模鑄造，是根據(jù)耐磨件的形狀結(jié)構(gòu)使用切割或發(fā)泡的方法制成可氣化的泡沫模型，將預(yù)制塊涂覆在耐磨件承受熱循環(huán)及磨損的表面，再進(jìn)行澆注。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐熱疲勞的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的基材金屬材料是普通碳鋼、合金鋼或高錳鋼。
全文摘要
本發(fā)明提供一種耐熱疲勞的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，通過將鎳基自熔合金粉末與硬質(zhì)陶瓷顆粒混合均勻，加入粘結(jié)劑，制成預(yù)制塊，然后采用常規(guī)砂型鑄造或消失模鑄造，再熔煉基材金屬材料至澆注溫度后，將其澆注入放有所得預(yù)制塊的型腔中，室溫冷卻凝固，經(jīng)清砂處理，即得到由耐熱疲勞的層狀復(fù)合耐磨層、冶金過渡層、基材金屬層組成的耐磨層狀顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料。本發(fā)明的復(fù)合制備工藝可控性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)便，成品率高，整體性能高，生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，耐熱疲勞的層狀復(fù)合耐磨層與基材金屬層形成良好的冶金結(jié)合，能廣泛應(yīng)用于礦山、電力、冶金、煤炭、建材等耐熱疲勞及耐磨領(lǐng)域，便于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B22D19/08GK102513520SQ20111044514
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者周榮, 山泉, 岑啟宏, 李祖來, 蔣業(yè)華, 隋育棟 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)