[发明专利]一种长柱状陶瓷颗粒增强体金属基复合耐磨材料

说明书

本发明公开了一种长柱状陶瓷颗粒增强体金属基复合耐磨材料，长柱状陶瓷颗粒是指陶瓷颗粒的长度方向尺寸明显大于其径向尺寸，属于宏观陶瓷颗粒增强体金属基复合耐磨材料。陶瓷颗粒的长度方向轴线与耐磨部件的磨损面基本垂直，克服了陶瓷颗粒在抗磨损中过早的从基体中脱落，增加了陶瓷颗粒的有效磨损体积，延长了陶瓷颗粒的抗磨损时间，充分有效的发挥了陶瓷颗粒增强体金属基复合耐磨材料中陶瓷颗粒的耐磨特性，极大地提高了陶瓷颗粒增强体金属基复合耐磨材料的寿命。

技术领域

本发明涉及陶瓷金属复合材料领域，特别是宏观陶瓷颗粒熔融金属铸渗复合耐磨材料领域。

背景技术

在矿山、水泥、冶金、火力发电等行业的破碎和研磨设备中，使用许多耐磨部件，这些耐磨部件既要有较高的硬度，以便耐磨，又要兼有一定的韧性，以承受冲击，使部件不易断裂，保证其完整性。

为了使材料兼有以上两种性能，比利时马科托公司发明了陶瓷颗粒与金属复合耐磨材料（专利ZL97198472.7），较好的解决了这一问题，使耐磨部件使用寿命提高三倍左右。

国内西安交大和广州有色金属研究院对陶瓷颗粒金属复合材料进行了大量的研究，这方面有许多专利，如专利号ZL2011101834492和ZL2014100300190。

在以上专利中所使用的陶瓷颗粒都是磨料颗粒，为破碎过筛的颗粒，外形近似于砂粒，不规则多边形；这种形状的陶瓷颗粒金属基复合耐磨材料在使用过程中存在的问题是：磨损过程中，颗粒凸出基体承受磨损，而基体对陶瓷颗粒起到支承作用，当颗粒大部分裸露出基体，被基体包裹的部分小于1/2后，陶瓷颗粒就容易从基体中脱落，特别是冲击较大时，这种现象更为明显；高义民、郑开宏等的论文《陶瓷颗粒对高铬铸铁基复合材料的组织及性能的影响》一文中有专项论述，陶瓷颗粒脱落后，示意图见附图1,实际的陶瓷颗粒金属基复合耐磨部件使用中，其表面也容易发现陶瓷颗粒脱落后的凹坑。

陶瓷颗粒在复合耐磨材料中主要起抗磨作用，颗粒凸起磨损表面后，有阴影效应，使基体减小磨损，从而延长了耐磨件的使用寿命，而颗粒脱落时一般只磨损掉不足整体的1/2，过早脱落，没有有效发挥出陶瓷颗粒的抗磨作用。

发明内容

本发明的目的是使复合耐磨材料中的陶瓷颗粒，尽量起到抗磨作用，整体的大部分被磨损掉而不是在磨损到约整体的约1/2时脱落，使颗粒整体的5/6以上用于纯磨损，陶瓷颗粒不易脱落。

本发明的具体方案是，把陶瓷颗粒制成长柱状，长度尺寸远大于径向尺寸，L/D在1.5-6之间；另一点就是使长柱状陶瓷颗粒的轴向与复合耐磨材料的磨损面基本垂直，这样才能充分发挥陶瓷颗粒的抗磨作用。

陶瓷颗粒的方向是在制作陶瓷预制体时，通过陶瓷颗粒疏理定向装置，使颗粒在预制体中定向、固定；再把预制体固定在型腔需要位置，铸渗金属液得到陶瓷颗粒金属基复合材料部件，此部件中的陶瓷颗粒的长轴方向，基本和复合件的磨损面垂直。

在制作预制体时，为了使长柱状陶瓷颗粒易于定向，陶瓷颗粒在预制体中分布均布无层次感，在预制体的底部和顶部加入部分普通形颗粒，同时中间也混入部分普通形颗粒，使预制体中的空隙均匀分布，金属基体对陶瓷颗粒的包裹均匀，有更好的支撑作用，普通形陶瓷颗粒占预制体的体积比例在5%-20%。

长柱状陶瓷颗粒外形有下列几种类型，a，哈密瓜型，见图2；b，药物胶囊型，见图3；c，药物长粒状，见图4。d，多棱多面体状，见图5；e，圆柱段型，见图7。

为了使金属基体对陶瓷颗粒得到有效支撑，陶瓷颗粒表面带有沟槽或凸棱。