[发明专利]一种破碎机用原位陶瓷局部增强复合材料锤头及制备方法

权利要求书

1.一种破碎机用原位陶瓷局部增强钢基复合材料锤头，其特征在于，利用负压铸型型腔内的自蔓延高温合成反应，在锤头打击面形成厚度为30～100毫米的原位陶瓷局部增强区域，该原位陶瓷局部增强区域由柱状陶瓷增强单元和基体钢组成；柱状陶瓷增强单元中的陶瓷为TiC、TiB₂/TiC或者TiB₂/TiN陶瓷颗粒；原位陶瓷局部增强区域中的柱状陶瓷增强单元和基体钢之间以及柱状陶瓷增强单元中的陶瓷颗粒和金属之间的结合均为冶金结合；

2.一种用于制备权利要求1所述的一种破碎机用原位陶瓷局部增强钢基复合材料锤头的方法，其特征在于，采用的工艺步骤如下：

1)反应物压坯的制备：

a.压坯组成：压坯由粉料粒度小于50微米的金属粉和非金属粉混合组成，金属粉占混合粉料总量的重量百分比为20～60％；金属粉是由Ti粉、Ni粉、Fe粉和Cr粉中的一种或几种组成，其中Ni含量重量百分比为20～40％，Fe含量重量百分比为0～10％，Cr含量重量百分比为0～10％；非金属粉由B4C粉、C粉、BN粉中的一种或几种组成；Ti粉和非金属粉之间存在摩尔比关系为：Ti∶C＝1∶1、Ti∶B₄C＝3∶1、Ti∶BN＝3∶2；

b.混料：将上述配制好的反应物粉料装入球磨混料机中，混料5～8小时，使之混合均匀；

c.压制成型：把混合均匀的反应物粉料放入模具中，在室温下压制成坯，反应物压坯紧实率为70～80％，反应物压坯直径为10～12毫米，反应物压坯长度为30～100毫米；

2)反应形成原位陶瓷局部增强钢基复合材料锤头：

a.烘干除气：将步骤1)中的反应物压坯放入真空或有氩气保护的烘干炉内，加热至200～400℃，烘干除气；

b.原位陶瓷局部增强钢基复合材料锤头的形成：将除气后的反应物压坯置于负压铸型型腔内锤头需要增强的相应位置，并保持负压铸型型腔的真空抽力为0.07～0.1MPa，随后将1480～1600℃高温合金钢液35CrMoSi，或者高Cr铸铁液Cr15Mo3Cu，或者高锰钢液Mn13浇注到负压铸型型腔内，引燃压坯内的自蔓延高温合成反应，形成TiC、TiB₂/TiC或者TiB₂/TiN陶瓷颗粒，从而制备出原位陶瓷颗粒局部增强钢基复合材料锤头；

3.根据权利要求1所述的一种破碎机用原位陶瓷局部增强钢基复合材料锤头，其特征在于，所述的柱状陶瓷增强单元中的TiC、TiB₂/TiC或者TiB₂/TiN陶瓷颗粒在柱状陶瓷增强单元中所占的重量百分比为40～80％；

4.根据权利要求1所述的一种破碎机用原位陶瓷局部增强钢基复合材料锤头，其特征在于，所述的原位陶瓷局部增强区域中的柱状陶瓷增强单元和基体钢的体积比为1∶6～1∶2。