[发明专利]一种优化粒径陶瓷增强金属基复合材料的使用方法

权利要求书

1.一种优化粒径陶瓷增强金属基复合材料的使用方法，其特征在于，采用优化粒径陶瓷增强金属基复合材料制备高耐磨粉碎设备衬板或高耐磨粉碎设备辊套，包括以下步骤：

步骤一：砂型的制备

根据待制备的高耐磨粉碎设备衬板或高耐磨粉碎设备辊套的形状，将工作区设定为优化粒径陶瓷增强金属基复合材料，然后根据设定，制备砂型；

步骤二：将优化粒径陶瓷增强金属基复合材料放入砂型中，随同砂型一同进行烘干，得到烘干后的优化粒径陶瓷增强金属基复合材料和砂型；其中，烘干温度为100~300℃，保温时间为10~20h，升温速率为2~5℃/min；更具体为：升温至40～50℃，保温1h，升温至70～80℃保温1h，升温至100～300℃保温8～18h；

所述的优化粒径陶瓷增强金属基复合材料由金属基体材料和增强相陶瓷颗粒组成；其中，增强相占优化粒径陶瓷增强金属基复合材料的体积百分含量为20%~50%；

所述的增强相陶瓷颗粒粒径为0.01μm~0.1μm，0.1μm~1mm和1mm~5mm中的至少两种的混合粒径，混合粒径区间界定为0.1μm~1mm和1mm~5mm范围内时，其粒径之间差值X设定为：0μmX≤2.0mm；

所述的增强相陶瓷颗粒为氧化物陶瓷颗粒、碳化物陶瓷颗粒或氮化物陶瓷颗粒中的一种或几种混合；

其中，氧化物陶瓷颗粒为：白刚玉颗粒、棕刚玉颗粒或ZrO₂- Al₂O₃颗粒中的一种或几种；

碳化物陶瓷颗粒为：WC颗粒、SiC颗粒、TiC颗粒、VC颗粒、B₄C颗粒、Mo₂C颗粒、ZrC颗粒或Cr₃C₂颗粒中的一种或几种；

氮化物陶瓷颗粒为：Si₃N₄颗粒、BN颗粒、AlN颗粒或TiN颗粒中的一种或几种；

所述的金属基体材料的原料为金属合金粉末；

其中，金属合金粉末的合金成分及各个成分的质量百分比为：C：0~8.0%、Mo:0~50%、Mn:0~40%、Cr:0~50%、V:0~10%、Ti:0~20%、Si:0.1%~4.0%、Ni:0~15%、W:0~15%、Nb:0~5.0%，余量为Fe及不可避免的杂质，其粒径范围为60~400目；

所述的优化粒径陶瓷增强金属基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：增强相陶瓷颗粒的选取与预处理：

(1)根据制备的优化粒径陶瓷增强金属基复合材料称量增强相陶瓷颗粒；

(2)去除增强相陶瓷颗粒杂质，烘干，得到预处理后的增强相陶瓷颗粒；

步骤2：优化粒径陶瓷增强金属基复合材料的制备

(1)按配比，称量原料，将预处理后的增强相陶瓷颗粒和金属基体材料进行混粉，混合均匀，得到混合后的物料；其中，按体积比，预处理后的增强相陶瓷颗粒：金属基体材料=1：(2~5)；

(2)将混合后的物料放入压实模具中，采用200~300MPa压力进行压制，保压10~30s，得到压实的陶瓷增强块体；

(3)将压实的陶瓷增强块体放入坩埚中，再置于气氛保护炉中，采用程序控温液相烧结法进行预烧结，得到优化粒径陶瓷增强金属基复合材料；

所述的程序控温液相烧结法，具体为：气氛保护炉为无氧气氛保护炉，烧结工艺为：以8~10℃/min速度升温至800~900℃，保温30~60min；以4~6℃/min速度升温至1350~1500℃，保温3~10h；以2~4℃/min速度降温至1100~1260℃后随炉冷却；

优化粒径陶瓷增强金属基复合材料基体硬度≥900HV，金属基体材料和陶瓷颗粒的界面硬度≥1100HV，陶瓷颗粒硬度≥1400HV；

步骤三：将高耐磨合金进行熔炼，熔炼温度为1600~1700℃，得到高耐磨合金钢水；其中，所述的高耐磨合金钢水含有的化学成分及各个化学成分的质量百分比为：C:0.8%~4.0%、Cr:2.0~30%、Mn:0.3~20%、V:0~15%、Ni:0~10%、W:0~25%、Nb:0~3%、Ti:0~10%、Si:0~2%、P:0~0.02%、S:0~0.01%，余量为Fe及不可避免的杂质；

步骤四：将高耐磨合金钢水出炉，采用重力铸造浇铸到烘干后的优化粒径陶瓷增强金属基复合材料和砂型中的浇铸区，浇铸温度为1500~1600℃，浇铸后进行清砂处理，得到高耐磨粉碎设备衬板或高耐磨粉碎设备辊套。