[发明专利]一种原位合成TiB2+TiC双相颗粒增强钢铁基表面耐磨超硬钢的制备方法及超硬钢

权利要求书

1.一种耐磨超硬钢制备方法，包括配料、制备SHS粉末膏剂和浇铸钢液，其特征在于：所述耐磨超硬钢具有原位合成TiB₂+TiC双相颗粒增强钢铁基增强表面，所述方法包括如下步骤：

(1)所述配料：按质量百分比(8~10)：(3~6)：(2~4)：(1~3)：(1~2)分别称取Ti粉末、B₄C粉末、碳化钛粉末、硼铁粉末和硼砂作为原料；

(2)所述制备SHS粉末膏剂：将上述配好的原料在低速球磨机中球磨，制成SHS粉末，在混合均匀的SHS粉末中加入适量的粘结剂，研磨0.5~1h，制成SHS粉末膏剂；

(3) 涂覆或粘结并烘干：将SHS粉末膏剂涂覆在由石蜡或泡沫塑料制成的铸件模型的工作表面上，或将SHS膏剂压制成膏块，粘结到石蜡或泡沫塑料铸件模型工作表面上，形成一定厚度的涂层，将涂覆好SHS粉末膏剂的铸件模型烘干，在整个铸件模型外表面涂覆一定厚度的防粘砂涂料，将涂覆好防粘砂涂料的铸件模型再次烘干；

(4) 所述浇注钢液：在中频感应电炉中熔炼钢液，采用真空消失模铸造工艺浇注成型，高温钢液引发自蔓延合成反应，生成TiB₂+TiC双相颗粒增强相层；

(5) 清理、打磨：将浇注后的表面颗粒增强合金铸件冷却到室温后进行表面清理、打磨，即得原位合成TiB₂+TiC双相增强钢铁基表面耐磨超硬钢铸件。

2.如权利要求1所述的原位合成TiB₂+TiC双相颗粒增强钢铁基表面耐磨超硬钢的制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述在低速球磨机中球磨进行4~12h。

3.如权利要求1所述的超硬钢制备方法，其特征在于：在步骤(2)中，所述粘结剂为质量百分数2~8%的聚乙烯醇饱和水溶液。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述涂覆方法包括刷涂、喷涂、或刷涂与喷涂相结合的方式。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述SHS粉末膏剂涂覆厚度为0.5~60mm。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述泡沫塑料铸件模型中的泡沫塑料包含聚苯乙烯EPS(expanded polystyrene) 、共聚树脂STMMA或聚甲基丙烯酸甲酯EPMMA(Polymethyl Methacrylate)高分子材料中任一或几种。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，所述涂覆SHS粉末膏剂的石蜡或者泡沫塑料铸件模型在20~40 oC温度范围内烘干，烘干时间为4~24h。

8.如权利要求1所述制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，将所述涂有SHS粉末膏剂的石蜡或泡沫塑料铸件模型的整个外表面涂覆防粘砂涂料，其厚度为0.5~3mm。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在步骤(3)中，使所述涂有防粘砂涂料的石蜡或泡沫塑料铸件模型在35~50 oC范围内烘干去除潮气，烘干时间为4~48h。

10.一种耐磨超硬钢, 其原料中含有钛粉、碳化硼粉、碳化钛粉、硼铁粉和硼砂，其特征在于：所述耐磨超硬钢具有原位合成TiB₂+TiC双相颗粒增强钢铁基增强表面，所述原料中的金属粉末包含粒度0.5~100μm的钛粉15~70wt%、粒度0.5~200μ的碳化硼粉5-30wt%、粒度0.5~300μm的碳化钛粉5~20wt%、粒度10~300μm的硼铁粉5~40wt%和粒度0.5~180μm的硼砂2~8wt%，利用消失模铸造工艺与SHS合成技术相结合，原位制备出TiB₂+TiC双相颗粒增强钢铁基表面耐磨超硬钢铸件。