[发明专利]耐磨材料和形成耐磨材料的系统和方法

权利要求书

1.一种系统，包括：

衬底，其具有表面；

模具，其邻近衬底的表面定位，使得表面与模具腔连通；

多孔耐磨材料，其位于腔内，与所述表面邻近；以及

金属母体材料，其与腔连通，其中，母体材料包括球墨铸铁；

其中该系统能够：

将模具和母体材料加热到母体材料的熔点以上的温度，并且将温度保持长达母体材料足以渗透熔融形式的耐磨材料并接触衬底的表面的时间；

冷却模具和母体材料以固化母体材料，并形成衬底表面上的耐磨合成涂层。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，母体材料的球墨铸铁具有以重量百分比为单位的如下组分：大约3.0-4.0％碳、大约1.8-2.8％硅、大约0.1-1.0％锰、大约0.01-0.03％硫和大约0.01-0.1％磷，余量是铁和偶有元素和杂质。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，耐磨材料包括选自包括如下物质的组的一种或多种材料：碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和过渡金属的金属间化合物及其组合。

4.根据权利要求3所述的系统，其中，耐磨材料包括选自包括如下物质的组的一种或多种碳化物：WC、TiC、SiC、Cr₃C₂、VC、ZrC、NbC、TaC、(W,Ti)C、B₄C和Mo₂C及其组合。

5.根据权利要求3所述的系统，其中，耐磨材料包括选自如下物质的组的一种或多种氮化物：TiN、BN、Si₃N₄、ZrN、VN、TaN、NbN、HfN、CrN、MoN和WN及其组合。

6.根据权利要求3所述的系统，其中，耐磨材料包括选自包括如下物质的组的一种或多种硼化物：硼化钛、硼化铬、硼化钨、硼化镍、硼化锆、硼化铪、硼化钽、硼化铌、硼化钒、硼化钼、硼化硅、硼化铝，以及过渡金属的其他硼化物，及其组合。

7.根据权利要求3所述的系统，其中，耐磨材料包括过渡金属的一种或多种硅化物。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，多孔耐磨材料是由结合在一起以形成多孔预成型件的颗粒材料形成的多孔预成型件的形式。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，多孔耐磨材料是松散颗粒材料的形式。

10.一种制造物品，包括：

金属衬底，其具有表面，表面具有结合到表面的耐磨合成涂层，其中耐磨合成涂层包括：

多孔耐磨材料；

金属母体材料，其与耐磨材料相互混合，母体材料进一步结合到衬底的表面，以便将耐磨合成涂层结合到衬底，其中金属母体材料包括球墨铸铁。

11.根据权利要求10所述的物品，其中，金属母体材料的球墨铸铁具有以重量百分比为单位的如下组分：大约3.0-4.0％碳、大约1.8-2.8％硅、大约0.1-1.0％锰、大约0.01-0.03％硫和大约0.01-0.1％磷，余量是铁和偶有元素和杂质。

12.根据权利要求11所述的物品，其中，金属母体材料的组分进一步包括多达37％重量百分比的镍。

13.根据权利要求11所述的物品，其中，金属母体材料的组分进一步包括多达5.5％重量百分比的铬。

14.根据权利要求11所述的物品，其中，金属母体材料的组分进一步包括多达5.5％重量百分比的硅。

15.根据权利要求10所述的物品，其中，涂层具有至少7.5英寸的厚度。

16.根据权利要求10所述的物品，其中，涂层具有大于衬底厚度的厚度。

17.根据权利要求10所述的物品，其中，物品是用于土方设备的尖头。

18.根据权利要求10所述的物品，其中，耐磨材料是颗粒材料，并且金属母体材料将耐磨材料结合在一起。

19.根据权利要求10所述的物品，其中，耐磨材料包括选自包括如下物质的组的一种或多种材料：碳化物、氮化物、硼化物、硅化物和过渡金属的金属间化合物及其组合。