[发明专利]一种陶瓷颗粒多尺度增强金属基复合耐磨耙齿齿头及其制备方法

说明书

本发明公开一种陶瓷颗粒多尺度增强金属基复合耐磨耙齿齿头及其制备方法，属于零部件制备领域。本发明用陶瓷颗粒与合金粉末压制烧结制备棒状复合材料，并结合镶铸工艺将多根棒状复合材料镶嵌在金属基体中，实现金属基体对均匀分布的多根棒状复合材料的包裹。本发明耙齿齿头避免了普通耙齿易磨损、均质复合耐磨件韧性差、质脆不耐冲击的问题，通过粉末冶金与镶铸结合工艺，相比于整体冶金烧结，保证零部件尺寸精准，满足特定部件使用性能要求，省略装配工序，一定程度简化了制造工艺，相比于整体冶金烧结极大降低零件制备成本，组织致密冶金结合良好，可应用于铁道维护用清筛车和耙斗装岩机耙齿零部件等。

技术领域

本发明属于零部件制备技术领域，具体涉及一种陶瓷颗粒多尺度增强金属基复合耐磨耙齿齿头及其制备方法。

背景技术

铁道维护用清筛车主要用于铁道道床石渣清筛疏松后回填作业，耙斗装岩机是一种采矿重要设备，用于挖掘与掘进，耙齿是该两种设备中重要的零部件之一，也是一些矿山机械和养路机械的重要零部件，耙齿齿头的好坏决定着此类设备工作效率的快慢。耙齿齿头在不同的工作条件下服役受到不同程度的磨损和冲击而发生不同程度、不同形式的失效，而陶瓷颗粒增强金属基复合材料具有优异的耐磨性和耐冲击性能，广泛用于矿山机械中。

中国发明专利CN201520399948.9涉及到一种铁道清筛车耐磨耙齿，于齿头后端外圆周面设计凹槽并于凹槽内焊接耐磨合金，构成简易耐磨复合。该发明双合金弧面套嵌焊接工艺复杂难以实现，且成本高昂，焊接质量难以把控，长期受到冲击作用时硬质合金耐磨结构容易松动开裂。

中国发明专利CN201510026941.7涉及到一种铁道清筛车或耙斗装岩机新型耐磨复合材料耙齿，其特征在于与齿头外表面包裹一层陶瓷颗粒金属复合材料，其余部分为普通合金。该发明耙齿耐磨性、硬度、抗冲击性提升明显，但齿头表面复合耐磨层厚度有限，而大部为普通合金，无法充分应用齿头大部结构，约束使用寿命的延长。

因此如何克服现有技术的不足是目前零部件制备技术领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种陶瓷颗粒多尺度增强金属基复合耐磨耙齿齿头及其制备方法，以解决耙齿齿尖在频繁冲击、接触摩擦等恶劣工作条件下服役受到不同程度模式与冲击而发生不同程度、不同形式的失效，延长齿尖工作时间，纯陶瓷颗粒增强均质复合材料质脆易碎的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种陶瓷颗粒多尺度增强金属基复合耐磨耙齿齿头，包括金属基体和棒状复合材料，金属基体内包裹多根均匀分布的棒状复合材料；

所述的金属基体的材质为高锰钢、高铬铸铁和碳钢中的一种或两种组合；

所述的棒状复合材料的制备方法包括如下步骤：

步骤（1），将陶瓷颗粒、合金粉末和增塑剂一起混合均匀后填充到空心柱型模具中，于300~500Mpa压力下压制15~60min后成型，得到粉体棒；

步骤（2），将经步骤（1）压制成型得到的粉体棒置于真空管式炉，先于110℃下脱脂，完全脱脂后，分阶段升温至1110~1150℃后，保温烧结2.0~3.5h，得到棒状复合材料；

所述陶瓷颗粒为WC、TiC、Al₂O₃、ZrO₂和SiC中的一种或几种按任意比例混合后得到的混合物；

所述的合金粉末为铬铁粉、铁粉和锰铁粉中的一种或几种混合物；

所述的陶瓷颗粒、合金粉末的质量比为1:1-10；增塑剂添加质量含量为陶瓷颗粒和合金粉末总质量的1%~2%；

所述的分阶段升温的升温程序为：110-600℃时，每分钟6℃；600-800℃内，每分钟4℃，800-1150℃内，每分钟2℃。