陶瓷颗粒增强铁基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种陶瓷颗粒增强铁基复合材料的制备方法，其特征在于包括：（１）将粒度为１ｍｍ～７ｍｍ的金属陶瓷颗粒放置在铸造型腔之内；（２）向铸型内浇注钢液或铸铁液，静态凝固冷却，制备得到陶瓷颗粒增强铁基复合材料，其工作表面陶瓷颗粒面积百分数为１５％～４５％，陶瓷颗粒硬度≥６６ＨＲＣ，含有陶瓷颗粒的复合层厚度为１ｍｍ～１５ｍｍ。所制得的复合材料的耐磨性是其基体材料的５倍以上，本发明专利技术适于制备较厚大的耐磨损复合铸件。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及耐磨损金属基复合材料，具体是陶 粒增强铁基复合材料及其制备方法。 背景狱目鹏冶金、电力、建材、建筑、化工、机械等工业的摩擦磨损和磨料磨损工况，用以替代耐 磨铸铁和耐辦R (硬度50HRO65HRC)的耐磨材料大多数为铸渗法制备的陶瓷(WC、 Al203、 Cr203、 SiC等)颗粒增强铁基复合材料(硬度》60HRC)。铸渗法制备复合材料，工艺比较简单，^上易 操作实施。铸渗法制备的复合材半将在缺点^^f用陶瓷(WC或Al2Cb或&203或SiC)颗粒细小(《 1 mm)，在制备复合材料过程中需先用水玻璃或树月誇粘结剂将陶M粒粘连成i央状或膏状，再放 入铸型型腔内浇注钢铁液，结果是粘结齐似麟杂质的形式残留在复合材料内，斷氐了复合材料的 致密性和耐磨损性能。同时因粘结剂X寸钢铁液流动铸渗的阻抑作用使得制备出的复合材料含有陶瓷 颗粒的复合层厚度低于10mm，降低了较厚大铸件的耐磨损M，不宜用此方法制备较厚大的耐磨 件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于Jli共一种无粘结齐贼留杂质，陶瓷复合层更厚大，耐磨损性能良好的陶 粒增强铁基复合材料的制备方法，克服现有技术存在的降低了复合材料的致密性、耐磨损性能以及 不宜制备较厚大的耐磨件的缺陷。本专利技术的目的还在于掛共戶腿方法制备的陶 粒增强铁基复合材料。本专利技术的陶 粒增强铁基复合材料的第恪方法，包括如下歩骤(1)将粒度为lmm 7mm的金属陶，粒放置在铸造型腔之内；(2,向铸型内浇注钢液或铸铁液，静态凝固冷却，制备得到陶瓷颗粒增强铁基复合材料，其 工作表面陶 粒面积百分数为15°/5%，陶^粒硬度》66HRC，含有陶 粒的复合层厚度 为lmm 15mm。戶;M金属陶瓷为WC—Co，其中Co的体积百分数为5°/『12%;所述铸型是砂型或金属型。 戶;M钢液是指含C质量百分数0.2°/^2.1%的碳钢液或含Cr质量百分数12°/^33%的耐热钢液或含Mn质量百分数6°/(^30%的锰钢液或含Cr质量百分数0.5ycr^/。的铬合斜R液；用战本专利技术的 方 扮别制备得到陶 粒增强含C质量百分数0.2HP/。的碳钢基复合材料、陶瓷颗粒增强含 Cr质量百分数12%~33%的耐热钢基复合材料、陶 粒增强含Mn质量百分数6°/ ^30%的锰钢基 复合材料或陶 粒增强含Cr质量百分数0.5%~6%的铬合^#3基复合材料。所述铸铁液是含Cr质量百分数胁30%的高铬铸铁液或球墨铸铁液或灰铸铁液鹏墨铸铁 液。用本专利技术的方、粉另糊备得到陶娜粒增强含Cr质量百分数10°/^30%的高铬微基复合材料、 陶 粒增强球墨 基复合材料、陶 粒增强灰铸铁基复合材料或陶 粒增强蠕墨铸铁基复 合材料。本专利技术陶瓷颗粒增强铁基复合材料及其制备方法的设计依据及主要特点如下选用金属陶瓷 (WC—Co，其中Co的体详只百分数为5°/^12%)颗粒铸渗制备铁基复合材料，金属陶瓷本身 鹏 高，硬度》66HRC，可提高复合材料耐磨性，使复合材料的耐磨性是其基^M料的5倍以上；金属 陶瓷本身含有与钢铁液润湿的钴金属，制备复合材料之前不用再对金属陶 粒做表面改性处理， 可保证得到冶金结合的复合材料；特别是金属陶M粒(lmm 7mm)粒度适中，靠高比重的自身 重力可稳定铺置于铸型内铸渗，避免了i真力鹏结剂而使粘结剂以异类杂质残留在复合材料内的现象; 且金属陶 粒适中，为钢铁液流动提供了毛细管通道，适于铸渗，解决了通常陶，粒增强表面 复合材料复合层较薄的问题，使本专利技术陶瓷增强铁基复合材料的复合层厚度可达到15mm，适于制 备较厚大的耐磨损复，件。具体实駄式实施例1:将粒度为5mm的金属陶瓷(WC—Co，其中Co的体积百分数为8%)颗粒放在铸 造型腔之内，型腔内金属陶 粒厚度15mm，铸型可以是砂型或金属型，向铸型内浇注含Cr质量 百分数26%的高铬繊液，静态凝固^4脂制备出陶 粒增强高铬織基复合材料。制得复合材 料工作表面陶 粒面积百分数38%，陶M粒硬度》66HRC，含都甸^^粒的复合层厚度15mm。实施例2:将粒度为lmm的金属陶瓷(WC—Co，其中Co的体积百分数为5%)颗粒放在铸 造型腔之内，型腔内金属陶 粒厚度lmm，铸型可以是砂型或金属型，向铸型内浇注球墨,液， 静态凝固冷却后制备出陶娜粒增强球墨微基复合材料。复合材料工作表面陶M粒面积百分数 45%,陶^粒5fJg》66HRC，含有陶，粒的复合层厚度lmm。实施例3:将粒度为3mm的金属陶瓷(WC—Co，其中Co的体积百分数为8%)颗粒放在铸 造型腔之内，型腔内金属陶^粒厚度5mm，铸型可以是砂型或金属型，向铸型内浇注灰,液，静态凝固冷却后制备出陶瓷颗粒增强灰铸铁基复合材料。复合材料工作表面陶瓷颗粒面积百分数 41%，陶，粒石Ijg》66HRC，含有陶，粒的复合层厚度5mm。实施例4:将粒度为3mm的金属陶瓷(WC—Co，其中Co的体禾只百分数为12%)颗粒放在铸 造型腔之内，型腔内金属陶 粒厚度10mm，铸型可以是砂型或金属型，向铸型内浇注蠕墨^ 液，静态凝固冷却后制备出陶娜粒增弓臓墨織基复合材料。复合材料工作表面陶娜粒面积百 分数40%，陶^粒硬度》66HRC，含有陶，粒的复合层厚度10mm。实施例5:将粒度为5mm的金属陶瓷(WC—Co，其中Co的体积百分数为6%)颗粒放在铸 造型腔之内，型腔内金属陶，粒厚度5mm，铸型可以是砂型或金属型，向铸型内浇注含C质量 百分数0.45%的碳钢液，静态凝固冷却后制备出陶，粒增强碳钢基复合材料。复合材料工作表面 陶，粒面积百分数25%，陶瓷颗粒硬度》66HRC,含有陶瓷颗粒的复合层厚度5mm。实施例6:将粒度为3mm的金属陶瓷(WC—Co，其中Co的体积百分数为12%)颗粒放在铸 造型腔之内，型腔内金属陶 粒厚度3皿，，铸型可以是砂型或金属型，向铸型内浇注含Cr质量 百分数25%的耐热钢液，静态凝固7衬口后制备出陶 粒增强耐热钢基复合材料。复合材料工作表 面陶 粒面积百分数15%，陶,粒硬度》66HRC，含有陶，粒的复合层厚度3mm。实施例7:将粒度为7mm的金属陶瓷(WC—Co，其中Co的体积百分数为8%)颗粒放在铸 造型腔之内，型腔内金属陶 粒厚度14mm，铸型可以是砂型或金属型，向铸型内浇注含Mn质 量百分数13%的锰钢液，静态凝固冷却后制备出陶娜粒增强锰钢基复合材料。复合材料工作表面 陶，粒面积百分数35%，陶，粒硬度》66HRC，含有陶 粒的复合层厚度14mm。实施例8:将粒度为3mm的金属陶瓷(WC—Co，其中Co的^f只百分数为10%)颗粒放在铸 造型腔之内，型腔内金属陶，粒厚度10mm，铸型可以是砂型或金属型，向铸型内浇注含Cr质量 百分数1.25%的镞卧液，静态凝固冷却后制备出陶 粒增强铬合^#3基复合材料。复合材料工作 表面陶，粒面积百分数40%，陶，粒硬度》66HRC，含有陶，粒的复合层厚度10mm。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷颗粒增强铁基复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（１）将粒度为１ｍｍ～７ｍｍ的金属陶瓷颗粒放置在铸造型腔之内；（２）向铸型内浇注钢液或铸铁液，静态凝固冷却，制备得到陶瓷颗粒增强铁基复合材料，其工作表面陶瓷颗粒面积百分数为１５％～４５％，陶瓷颗粒硬度≥６６ＨＲＣ，含有陶瓷颗粒的复合层厚度为１ｍｍ～１５ｍｍ。

【技术特征摘要】
1、一种陶瓷颗粒增强铁基复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)将粒度为1mm～7mm的金属陶瓷颗粒放置在铸造型腔之内；(2)向铸型内浇注钢液或铸铁液，静态凝固冷却，制备得到陶瓷颗粒增强铁基复合材料，其工作表面陶瓷颗粒面积百分数为15％～45％，陶瓷颗粒硬度≥66HRC，含有陶瓷颗粒的复合层厚度为1mm～15mm。2、 根据权利要求l所述的方法，其特征在于所述金属陶瓷为WC—Co，其中Co的^f只百分数 为5°/&...

【专利技术属性】
技术研发人员：李卫，伍国仪，袁军平，刘英，曾绍连，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]