[发明专利]Li长石复合陶瓷增强的钢基材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料的技术领域。更具体地，本发明涉及Li长石复合陶瓷增强的钢基材料。另外，本发明还涉及该钢基材料的制备方法。

背景技术

磨损是材料的主要破坏形式之一，其造成的经济损失相当惊人，中国每年因磨损消耗的钢材已达数百万吨。陶瓷材料具有耐热、耐磨、耐腐蚀等优良性能。陶瓷材料强化金属材料已成为研究的热点。

现有技术中，涉及陶瓷增强的金属材料的方案有以下中国专利文献：

CN101181741A：采用工业Ti-Fe粉和B₄C粉作为反应物，按照一定比例混合压坯后置于铸件内，通过自蔓燃反应在金属内形成Ti₂B、TiC陶瓷增强颗粒，达到强化金属的目的；

CN101195888A：将Ti、Cr、C粉末用上述同样的方法加入铸件中，得到了(Ti、Cr)C、Cr₇C₃为陶瓷强化相的钢基复合材料；

CN101214541A：采用Ni、Ti和B₄C压块制备了Ti₂B、TiC陶瓷颗粒局部强化的锰钢；

CN102366829A：采用不同粒度的Al₂O₃颗粒强化提高钢的表面强度和耐磨性。采用的是在铸件表面添加Al₂O₃颗粒方法。由于Al₂O₃与钢存在界面结合问题，其强化效果达不到预想的目的。

上述专利技术基本上是在铸造模型内预置可发生自蔓燃反应的压块，通过浇铸引燃反应生成Ti₂B、TiC等在铸件的表面形成强化相；或是将陶瓷颗粒置于铸腔内，通过浇铸使陶瓷颗粒分布于工件的表面，以达到表面强化的目的，但不能实现材料的整体强化。并且在铸造型膜内发生自蔓燃反应，该反应不易控制，易导致放出大量气体，会导致铸件的孔洞增加，引起强度下降。

另外，上述专利技术实现强化所采用的材料为Ti、Cr、B₄C或规定目数的Al₂O₃粉末，其材料的成本较高。

发明内容

本发明提供Li长石复合陶瓷增强的钢基材料，其目的是以较低成本提高钢材的整体强度。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明的Li长石复合陶瓷增强的钢基材料，其中，所述的Li长石复合陶瓷包括Li长石、蓝晶石、长石；或者，所述的Li长石复合陶瓷包括Li长石、Al₂O₃、蓝晶石、钒土、莫来石、TiO₂、硅灰石。

所述Li长石复合陶瓷在钢基材料中均匀分布。

所述Li长石复合陶瓷以粉末状加入钢基材料中熔炼，其粉末粒度为1μm～20μm。

按质量计算，所述钢基材料中各成分的含量分别为：

Li长石：0.3％～3％，Al₂O₃：0.5％～2％，蓝晶石：0.3％～3％，钒土：0.15％～1.5％，莫来石：0.2％～2％，TiO₂：0.3％～1.5％，硅灰石：0.10％～1.5％，C：0.05％～0.3％，S≤0.02％，P≤0.02％；其余为Fe。

本发明还提供以上所述的Li长石复合陶瓷增强的钢基材料的制备方法，其技术方案是：

首先，将按质量比配置的钢的原料加入熔炼炉，加热；然后，将混合烘干的Li长石复合陶瓷的粉末加入熔炼炉；待陶瓷粉末及钢水完全熔化，即可浇铸出钢。

所述钢基材料采用中频炉冶炼。

所述Li长石复合陶瓷的制备工艺是：

按质量比例配置成陶瓷材料，配置好的陶瓷材料混合1h～6h后，烘干，形成所述Li长石复合陶瓷的粉末。

所述钢的原料为废钢。

所述Li长石复合陶瓷增强的钢基材料为铸态；或者为锻造态；或者为热轧态。

本发明采用上述技术方案，其有益效果是：

1、制备本发明的复合陶瓷钢基材料所用的原料，为废钢和矿物陶瓷原料，均在市场上容易获得，且价格较低，与现有的钢基复合材料相比，有效地降低了成本，因此，降低了高耐磨、耐蚀用钢总体生产成本；