[发明专利]预制骨架增强体复合耐磨衬板的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及粉碎、研磨、输送等领域广泛使用的耐磨衬板的制备，特别涉及一种预制骨架增强体复合耐磨衬板的制备方法。

背景技术

在冶金、矿山、电力、建材等工业行业中，物料的破碎、研磨、输送等，都要使用大量的衬板，衬板承受着不同程度的冲刷和磨损，更换频繁，耗费极大，是主要的易损件。目前各行业所用的衬板材质主要有高锰钢、多元低合金钢、铬系白口铸铁等几种单一金属材料。高锰钢只有在高负荷、高冲击应力下，实现奥氏体向马氏体的固态相变而加工硬化，才能充分发挥其耐磨性，且屈服强度低，易产生塑性流变；多元低合金钢的基体组织硬度在HV500-1000范围内变化，较渗碳体和特殊碳化物的硬度低，不能抵抗磨料的压入和划动，在使用过程中表面产生大量的切削和塑变低周疲劳，故抗磨料磨损性能较差；铬系白口铸铁虽然耐磨、耐热、耐蚀性能好，但其韧性差容易断裂，使用受到限制。针对衬板磨损的具体工况，国内外许多学者研制开发出多种新型耐磨材料，主要有改性高锰钢、中锰钢、超高锰钢系列，高、中、低碳耐磨合金钢系列，锰系、硼系抗磨白口铸铁及马氏体、贝氏体抗磨球墨铸铁等衬板材质，但由于单一材质在强度、硬度、塑韧性等方面机械力学性能不可兼顾或对服役工况存在特殊要求，使用寿命仍然很短，很难满足各种工况的要求。应用复合技术，将硬质材料与高韧性材料相结合，形成性能优势互补、综合性能良好的复合衬板，成为主要的研究方向。目前常用的复合制备工艺有双液浇注、铸渗颗粒复合、堆焊等。双液浇注工艺较为复杂，浇注过程中必须使用高温保护剂，结合部位容易产生气孔、夹渣，影响整体性能，复合质量不稳定；铸渗颗粒复合由于采用粘结剂成型，复合层内易产生气孔和夹渣等缺陷，同时硬质颗粒在基体中的分布均匀性难以保证，效果不理想；堆焊易产生裂纹，耐磨层容易剥落开裂，适用范围也有限。其它的制造技术如镶铸，由于存在界面结合强度偏低，硬质相容易脱落等问题，会导致早期失效。也有人采用金属丝网作为预制体，与其它非金属材料经高压填实制备衬板，由于需要高压设备和专用模具，制备工艺要求很高，异质材料很难有效结合，综合性能较差，实际使用不太理想。已公开的申请专利“一种复合耐磨衬板的制备方法”，申请号：200810232316.8，采用了合金粉芯棒材作为预制体，将基体金属熔化后浇注复合制备衬板，该方法主要利用高温金属液的热量来熔化溶解合金粉芯棒材，使其原位反应生成棒状硬质相，但在实际制备时，由于温差的作用，合金元素的反应很难控制，温度高的部位合金元素完全溶解扩散，会全部溶入到基体金属中，导致基体金属变质，无法保证原有性能，达不到材料复合的效果；而温度低的部位，合金元素反应不完全，仅起到烧结的作用，无法形成完整的冶金结构，起不到增强的效果；同时合金粉芯棒材在高温下容易软化变形，破坏了预制体的有序排列，难以保证复合的均匀性；另外由于没有采用预热措施，合金粉芯棒材的制冷作用很容易导致金属液过早冷却，形成浇不足、冷隔、缩孔等铸造缺陷，使用性能受到很大局限。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种能够满足冲蚀磨损工况下使用的高性能预制骨架增强体复合耐磨衬板的制备方法。该方法采用内装硬质材料的管丝制成预制骨架体，进行真空冶金烧结，在高温下管丝和内部的硬质材料熔化溶解，形成充分的冶金组织结构，并生成大量的硬质相，然后冷却使其原位凝固形成完整的骨架增强体，再将其与基体金属浇铸复合形成一体，制备出由含有硬质相的骨架增强体与基体金属组成的复合耐磨衬板。该方法制备的骨架增强体由于经过真空高温冶炼烧结，形成了充分的冶金组织结构，性能稳定，具有良好的强度和刚度，整体性强，与基体金属复合仍能保持完整的骨架结构，且排列有序，分布均匀，可达到最佳的复合效果；硬质相的种类和含量可自由调控，并达到局部复合、梯度复合或整体复合，从而达到最佳的使用性能；衬板由含有硬质相的骨架增强体和基体金属组成，既发挥了骨架增强体中硬质相的高耐磨性，又保留了基体金属的良好韧性，二者相互交织、互相支撑，综合性能显著提高，可满足多种工况、多种规格类型机械对耐磨衬板的要求。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种预制骨架增强体复合耐磨衬板的制备方法，其特征在于，制得的该复合耐磨衬板是由含有硬质相的骨架增强体与基体金属复合而成，具体包括下列步骤：

(1)选用内装硬质材料的管丝，将管丝剪切、弯制、编织、叠加，按衬板结构制成骨架预制体；

(2)用耐火材料，填充骨架预制体内的空隙，并包覆压实制成块状，干燥，形成具有一定强度的块体；