一种复合耐磨管的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合耐磨管的制备方法，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆，布置于耐磨管铸型型腔内，合金粉芯棒材捆占耐磨管总体积的２０％～６０％，然后把熔化的基体金属浇入铸型型腔内，在基体金属的热作用下，合金粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素与基体金属液产生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组织，最后冷却凝固形成棒状硬质相与基体金属冶金过渡结合融为一体，制成以高韧性高强度的金属为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点的复合耐磨管。既具有基体金属的高强度和高韧性，又具有硬质相的高硬度和高抗磨性，能够同时承受高压和强烈磨损，具有使用寿命长、价格低廉的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及物料输送管道系统中的耐磨管的制备，特别是一种复合耐磨 管的制备方法，该方法制备的复合耐磨管，其中含有柱状硬质点，实现了耐 磨性与强韧性的有机统一，使得耐磨管的整体性能显著提高。
技术介绍
在矿山、冶金、电力、煤炭等行业中，物料的远距离强力输送非常普遍， 输送管道既要承受很大的压力，又要经受严重的磨损，这就对输送管道材料 提出了很高的要求，应同时具有优异的耐磨性能和高的强韧性能。单一材料 显然无法克服耐磨性与强韧性这一对矛盾。这种管道经过一段时间的使用后 其内壁不间断地受到输送物料的碰撞和摩擦，从而导致管道实效。使用寿命 短、更换频繁是单一材料管道难以克服的缺点。因此，必须采用复合材料才 有可能适应物料输送的严酷工况。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本专利技术的目的在于，提供一种复 合耐磨管的制备方法，采用该方法制备的复合耐磨管，其中含有高强韧、高 耐磨的柱状硬质点，该柱状硬质相在基体内原位生成，并与基体形成冶金结 合，使复合耐磨管既具有基体金属的高强度和高韧性，又具有硬质相的高硬 度和高抗磨性，能够同时承受高压和强烈磨损，具有使用寿命长、价格低廉 的特点。为了实现上述任务，本专利技术采取如下的技术解决方案 ，其特征在于，该方法将合金粉芯棒材扎 制成捆，布置于耐磨管的铸型型腔内，合金粉芯棒材捆占耐磨管总体积的20% 60%，然后把熔化的基体金属液浇入耐磨管的铸型型腔内，在基体金属 的热作用下，合金粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元 素与基体金属液产生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组织，最后 冷却凝固形成棒状硬质相与基体金属冶金过渡结合融为一体，制成以高韧性 高强度的金属为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点的复合耐 磨管。本专利技术制备的复合耐磨管具有以下优点1、 由于采用合金粉芯棒材，内部填充合金粉末，在基体金属液的高温 作用下，合金粉芯棒材中的合金粉末烧结、溶解、扩散，与基体金属液发生 冶金化合反应，同时由于合金粉末的吸热作用，降低了局部的温度，縮短了 结晶过程，阻碍了合金元素的进一步扩散，从而使合金元素在原位富集，晶 粒显著细化，析出大量弥散的高硬度的硬质化合物，凝固后便形成了镶嵌在 基体金属中的宏观上呈棒状的硬质相，并与基体金属形成良好的冶金过渡结 合，界面结合牢固，解决了硬质相脱落、碎裂的难题，耐磨性与韧性有机统 一，整体性能显著提高。2、 合金粉末可根据工件的使用要求进行配比，成分可调，适应范围广。3、 由于合金粉芯棒材不含粘结剂等杂质，因此不会产生夹渣、气孔等 缺陷，内部组织优良。4、 本专利技术的复合成型工艺可控性强、成品率高、生产质量稳定，便于 大规模生产。5、 柱状硬质点为整体原位反应生成，避免其他机械复合工艺过程中的 常常出现的开裂现象和使用过程中的脱落现象。6、 根据管道使用工况，柱状硬质点在基体中的比例可调，并分布均匀；7、 根据管道的结构形式，可以制备直管、弯管、三通管、四通管以及 异型管等，并实现区域复合、表面复合或整体复合；8、根据输送介质，可调整柱状硬质点的直径大小和分布间距，适应不 同行业的需求。附图说明图l是本专利技术的复合耐磨管制备示意图； 图2是复合耐磨管结构主视图(剖视图)； 图3是复合耐磨管结构俯视图(剖视图)。 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细说明。具体实施例方式参见附图，按照本专利技术的技术方案，选择一定直径和合金粉末配比的合 金粉芯棒材l扎制成捆，在合金粉芯棒材l的芯部装入合金粉末，布置于耐磨 管的铸型型腔内，然后将熔化的基体金属液3浇入外模型管与内模型管之间 的铸型2的型腔内，基体金属液3对合金粉芯棒1进行加热、烧结、溶渗甚至 溶解，大量合金元素与基体金属液3产生冶金化合反应，合金粉芯棒材l中的 合金粉金属元素在基体金属液中进行短程扩散，在原位生成高度弥散的合金 组织，在基体金属中形成冶金结合的高硬度棒状硬质点4，形成以高韧性高 强度的金属为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点的复合耐磨 管。上述合金粉芯棒材l直径为01mm ①5mm，其外皮为低碳钢管壁厚为 0.1 lmm，芯部为粒度为50 200目的合金粉末。上述合金粉芯棒材l芯部的合金粉末由高碳铬铁粉构成，根据需要可添 加钼铁粉、钨铁粉、硅铁粉、锰铁粉等合金粉。合金粉末也可以由碳化钨、碳化硅、碳化钛、氧化铝、氮化硅、氮化钛 粉末中的一种或几种构成。基体金属3是高锰钢、低碳钢、合金钢、灰口铸铁、球墨铸铁等公知的 铸钢或铸铁中的一种。以下是专利技术人给出的实施例，但本专利技术并不限于这些实施例。 实施例l:制备高铬合金为硬质相、A3钢为基体的棒状复合耐磨管1、 选用3mm直径的合金粉芯棒材l，装入的合金粉末为高碳铬铁粉， 粒度100 150目，裁剪成与管壁厚相同的高度；2、 采用树脂砂按照铸造工艺要求制作复合耐磨管铸型2，耐磨管的铸 型2包括外模型管和内模型管，外模型管的内壁及内模型管的外壁均涂刷耐 火涂料；3、 将合金粉芯棒材1按照占耐磨管体积的50%的比例，布置于耐磨管 的铸型型腔中；4、 选用A3钢作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到160(TC出炉， 将钢液浇入耐磨管铸型2的型腔内，注满为止；5、 室温冷却，待金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制成高 铬合金为棒状硬质相(4) 、 A3钢为基体金属(3)的复合耐磨管。当然，根据实际需要，合金粉末也可以选择高碳铬铁粉与钼铁粉、钨铁 粉、硅铁粉、锰铁粉的混合物。实施例2:制备碳化钨为硬质相、A3钢为基体的棒状复合耐磨管1、 选用5mm直径的合金粉芯棒材1，装入的合金粉末为碳化钨合金粉， 粒度150目，裁剪成与管壁厚度相同的长度；2、 采用树脂砂按照铸造工艺要求制作耐磨管铸型2，耐磨管铸型2包括 外模型管和内模型管，外模型管的内壁及内模型管的外壁均涂刷耐火涂料；3、 将合金粉芯棒材1按照占耐磨管体积的40%的比例，预置在耐磨管 铸型2的型腔内，耐磨管的铸型包括外模型管和内模型管，外模型管的内壁 及内模型管的外壁均涂刷耐火涂料；4、 选用A3钢作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到160(TC出炉， 将钢液浇入铸型2的型腔内，注满为止；5、室温冷却，待金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制成碳 化钨为棒状硬质相4、 A3钢组织为基体组织3的复合耐磨管。 实施例3:制备碳化钩为硬质相、高锰钢为基体的棒状复合耐磨管1、 选用3mm直径的合金粉芯棒材l，合金粉末为碳化钨合金粉，粒度 50~80目，裁剪成与管壁厚度相同的长度；2、 采用树脂砂按照铸造工艺要求制作耐磨管铸型2，耐磨管铸型2包 括外模型管和内模型管，外模型管的内壁及内模型管的外壁均涂刷耐火涂 料；3、 将合金粉芯棒材1，按照占耐磨管体积的60%的比例，预置在耐磨 管铸型型腔内；4、 选用高锰钢Mnl3作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到1650 "C出炉，将钢液浇入铸型2的型腔内，注满为止；5、 室温冷却，待金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制成碳 化钨为棒状硬质相4、高锰钢组织为基体组织3的复合耐磨管。上述实施例2、 3中，按照不同的需求，合金粉末还可以选择碳化硅、碳 化钛、氧化铝、氮化硅或氮化钛粉末中的一种或几本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合耐磨管的制备方法，其特征在于，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆，布置于耐磨管的铸型型腔内，合金粉芯棒材捆占耐磨管总体积的２０％～６０％，然后把熔化的基体金属液浇入耐磨管的铸型型腔内，在基体金属的热作用下，合金粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素与基体金属液产生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组织，最后冷却凝固形成棒状硬质相与基体金属冶金过渡结合融为一体，制成以高韧性高强度的金属为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点的复合耐磨管。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许云华，刘文刚，岑启宏，牛立斌，付永红，武宏，王永平，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]