陶瓷-金属复合磨损部件制造技术

本发明专利技术涉及具有增强部分的铸造磨损部件，该增强部分包含用金属碳化物、氮化物、硼化物或金属间合金增强的铁合金，其中所述增强部分包含预先制造的具有限定几何形状的金属碳化物、氮化物、硼化物或金属间化合物的插入物，所述插入物被插入到聚集颗粒的可渗入结构中，所述聚集颗粒包含根据在铁合金浇铸期间引发的原位自蔓延热反应形成金属碳化物、氮化物、硼化物或金属间化合物所需的反应物。化物或金属间化合物所需的反应物。化物或金属间化合物所需的反应物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】陶瓷
‑
金属复合磨损部件


本专利技术的主题
[0001]本专利技术涉及铸造磨损部件。本专利技术更特别地涉及一种磨损部件，该磨损部件包含按照预定几何形状增强的部分，具有预先制造的陶瓷插入物，该陶瓷插入物被插入到包含在浇铸过程中通过自蔓延放热反应形成陶瓷的前体反应物的可渗入结构中。
[0002]本专利技术还提出了一种用于获得具有其增强结构的所述磨损部件的方法。

技术介绍

目前技术水平
[0003]矿石开采和破碎设备(尤其是研磨和破碎装置)在抗冲击性和抗磨性方面受到许多限制。
[0004]在聚集体、水泥和矿石处理的领域中，磨损部件包括立轴破碎机的推出器(
é
jecteurs)和砧、水平轴破碎机的锤和击打器(battoirs)、用于破碎机的锥体、立式研磨机的台和辊、球式或棒式研磨机的衬板和升降机。关于矿石开采设备，可特别提及油砂泵或钻机、采矿泵和挖掘齿。
[0005]现有技术中众所周知的是通过铸造浇铸制造的复合磨损部件，其包含由在浇铸期间通过浇铸热引发的自蔓延放热反应原位产生的陶瓷所增强的部分。
[0006]文献WO03/047791描述了一种磨损部件，其具有在自蔓延放热反应(SHS)期间原位形成的一系列的碳化物、氮化物、硼化物或金属间合金类型的陶瓷。该反应由金属基质的浇铸引发并迅速蔓延，达到超过2000℃的温度。
[0007]文献WO2010/031660；WO2010/0311661；WO2010/031663和WO 2010/031662提出了具有通过自蔓延放热反应原位形成的碳化钛的磨损部件。这涉及分级增强结构，其中反应物用无机胶以组装在填料(padding)中的毫米颗粒的形式聚集，以在由浇铸引发的自蔓延放热反应期间形成可渗入的几何结构。这种技术产生了一种具有低浓度和高浓度碳化钛球的交替区域的结构，该高浓度区域位于碳化钛形成反应的反应物颗粒(在这种情况下是碳和钛)前体所在的位置。
[0008]控制在2500℃左右发生的原位陶瓷形成反应是困难的，这就是为什么经常使用铁粉等“缓和剂”，以使反应不那么剧烈，从而更好地进行控制。然而，其缺点是陶瓷浓度被稀释并改变整个结构的硬度。因此，碳化物、氮化物和硼化物以及金属间合金的浓度受到这种现象的限制。
[0009]在浇铸过程中，保持毫米颗粒形式的反应物粉末或根据预定几何结构压实的插入物也是有问题的，这会导致增强部分发生不必要的移动。

技术实现思路

本专利技术的目的
[0010]本专利技术旨在克服现有技术的缺点，该缺点尤其是难以获得包含非常高浓度陶瓷
(例如大于50体积％)的增强区域。本专利技术还旨在将具有高浓度陶瓷的具有预定几何形状的插入物形式的区域整合到陶瓷前体反应物的可渗入结构内，同时能够确保在浇铸磨损部件的过程中将增强部分充分固定在模具中。本专利技术的概述
[0011]本专利技术公开了一种包含增强部分的磨损部件，该增强部分包含用金属碳化物、氮化物、硼化物或金属间合金增强的铁合金，其中所述增强部分包含具有预定几何形状的插入物，所述插入物包含金属碳化物、氮化物、硼化物或金属间化合物的微米粒子(particules)，其是预制的并被包裹在第一金属基质(10)中，所述插入物被插入到渗入的增强结构中，该渗入的增强结构包含周期性交替的由聚集颗粒(grains)产生的高和低浓度的金属碳化物、氮化物、硼化物或金属间合金的微米粒子，该聚集颗粒包含在浇铸铁合金期间引发的原位放热自蔓延合成所需的反应物，所述铁合金形成第二金属基质，所述第二金属基质不同于所述第一金属基质。
[0012]本专利技术的优选实施方案包括以下特征的至少之一或任何合适的组合：
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用于插入物的陶瓷粒子的金属是钛，优选的插入物主要包含碳化钛的微米粒子；
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该插入物包含最高达90体积％且至少30体积％、优选至少40体积％且特别优选至少50体积％的金属碳化物、氮化物、硼化物或金属间元素的浓度；
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结合该插入物的陶瓷粒子的第一金属基质主要包含镍、镍合金、钴、钴合金或与构成第二金属基质的浇铸合金不同的铁合金；
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该插入物包含平均尺寸D50小于80μm、优选小于60μm且特别优选小于40μm的金属碳化物、氮化物、硼化物的粒子或金属间合金粒子；
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预制的插入物和其中在浇铸期间形成陶瓷的区域包括包含不同金属基质的微米间隙；
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该增强结构由交替的由已经反应的反应物的聚集物产生的高陶瓷浓度的毫米区域和形成由第二金属基质即浇铸金属渗入的毫米间隙的非常低陶瓷浓度的毫米区域组成；
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该增强结构还包含氧化铝、氧化锆或氧化铝
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氧化锆合金的毫米颗粒。
[0013]本专利技术还公开了一种用于制造根据本专利技术的磨损部件的方法，包括以下步骤：
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提供模具，该模具包括具有待增强区域的预定几何形状的磨损部件的空腔；
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在所述待增强区域中引入并定位用于在自蔓延放热反应中以作为金属碳化物、氮化物、硼化物或金属间化合物的前体的毫米粒料(granul
é
s)形式反应的毫米粒料形式的粉末的紧密混合物，其任选地与至少部分地围绕一个或多个预制的插入物的缓和粉末(poudre mod
é
ratrice)混合，该插入物具有限定的几何形状并且富集金属碳化物、氮化物、硼化物或金属间化合物并且包含第一金属基质；
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将铁合金浇铸到模具中，所述液体铁合金引发所述自蔓延放热反应，导致在所述前体粒料中形成金属碳化物、氮化物、硼化物或金属间化合物；
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在该磨损部件的增强区域中形成由浇铸产生的第二金属基质所渗入的分别富集和贫化金属碳化物、氮化物、硼化物或金属间元素的周期性毫米区域的交替宏观
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微观结构，整体结构至少部分地围绕该一个或该多个插入物。
[0014]根据本专利技术方法的一种优选实施方案，在浇铸所述磨损部件之前制造的具有预定
几何形状的插入物具有以下特性：
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该插入物通过粉末冶金制造；
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用于在自蔓延放热反应中以毫米粒料形式反应的粉末的紧密混合物由碳、钛、粘合剂和任选的缓和粉末构成。
[0015]本专利技术还公开了冲击器(impacteur)、砧(enclume)、锥体或磨辊(galet de broyage)形式的主要应用。
附图说明
附图的简要描述
[0016]图1示意性地显示了根据本专利技术的磨损部件，其具有由预制的陶瓷
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金属复合材料制成的圆柱形插入物所增强的区域。这些插入物包含结合在第一金属基质中的陶瓷微米粒子。这些插入物被周期性交替有高浓度和低浓度陶瓷的毫米区域的结构所围绕，该结构是由被形成第二金属基质的浇铸金属所渗入的前体反应物的毫米颗粒的SHS反应产生的，该第二金属基质在预制的陶瓷插入物旁边引发形成微米陶瓷粒子的原位放热反应。第二金属基质不同于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.包含增强部分(2)的磨损部件(1)，该增强部分(2)包含用金属碳化物、氮化物、硼化物或金属间合金增强的铁合金，其中所述增强部分(2)包含具有预定几何形状的插入物(3)，所述插入物(3)包含金属碳化物、氮化物、硼化物或金属间化合物的微米粒子，其是预制的并被包裹在第一金属基质(10)中，所述插入物(3)被插入到增强结构(2)中，该增强结构(2)交替有具有金属碳化物、氮化物、硼化物或金属间合金的微米球状粒子(7)的高浓度区域(5)和几乎没有这些物质的区域(4)，所述铁合金形成第二金属基质(6)，所述第二金属基质(6)不同于所述第一金属基质(10)。2.根据权利要求1所述的磨损部件(1)，其中用于插入物(3)的陶瓷粒子的金属(10)是钛，优选的插入物(3)主要包含碳化钛的微米粒子。3.根据前述权利要求中任一项所述的磨损部件(1)，其中该插入物(3)包含最高达90体积％且至少30体积％、优选至少40体积％且特别优选至少50体积％的金属碳化物、氮化物、硼化物或金属间元素的浓度。4.根据前述权利要求中任一项所述的磨损部件(1)，其中结合该插入物(3)的陶瓷粒子的第一金属基质(10)主要包含镍、镍合金、钴、钴合金或与构成第二金属基质(6)的浇铸合金不同的铁合金。5.根据前述权利要求中任一项所述的磨损部件(1)，其中该插入物(3)包含平均尺寸D50小于80μm、优选小于60μm且特别优选小于40μm的金属碳化物、氮化物、硼化物的粒子或金属间合金粒子(9)。6.根据前述权利要求中任一项所述的磨损部件(1)，其中插入物(3)和其中在浇铸期间形成陶瓷的区域(5)包括包含不同金属基质(6，10)的微米间隙(8，10)。7.根据前述权利要求中任一项所述的磨损部件(1)，其中该增强结构(2)由交替的由已经反应的反应物的聚集物产生的高陶瓷浓度的毫米区域(5)和形成由第二金属基质即浇铸金属(6)...

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：马格托国际股份有限公司，
类型：发明
国别省市：