[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

说明书

一种优化粒径陶瓷增强金属基复合材料的使用方法，属于耐磨材料技术领域。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，其中，优化粒径陶瓷增强金属基复合材料包括金属基体材料和增强相陶瓷颗粒；增强相陶瓷颗粒粒径为0.01μm～0.1μm，0.1μm～1mm，1mm～5mm三种区间中的一种区间粒径，或几种区间的混合粒径；通过优化粒径的分布来制备高恶劣环境下使用的球磨机衬板、辊套以及高压辊磨机辊套，其耐磨性是传统耐磨材料的2～10倍；优化粒径陶瓷增强金属基复合材料制备的高耐磨粉碎设备衬板或高耐磨粉碎设备辊套可有效调节其工作区厚度，从而根据不同的使用需求对耐磨工作进行设计。

本申请是申请号为201810965885.7，申请日2018年08月23日，发明名称为：“优化粒径陶瓷增强金属基复合材料及其制备方法和应用”的分案申请。

技术领域

本发明属于耐磨材料技术领域，具体涉及一种优化粒径陶瓷增强金属基复合材料的使用方法。

背景技术

陶瓷颗粒增强的金属基复合材料(MMC_S)通常具有比基体材料高的比强度和比刚度，在工业、国防和交通运输等部门表现出广泛的应用前景。随着对颗粒增强金属基复合材料研究的不断深入，可发现颗粒形状、颗粒体积含量、基体特性以及颗粒尺寸对陶瓷颗粒增强铁基合金复合材料的制备有着重要影响。其中，增强颗粒尺寸对非匀质材料系统的微观变形机制、强度、断裂影响显著。一方面，颗粒尺寸对提高材料的屈服强度和改善材料的塑性变形而产生的硬化行为起着重要的影响；另一方面，颗粒的破坏开裂及与基体的复合存在孔洞最终将导致材料的韧性降低。颗粒尺寸在0.01μm～0.1μm范围内的微粒增强体，由于微粒增强体对基体位错运动的阻碍而产生强化，其强化机理属于弥散强化。此种颗粒增强体在制备过程中多采用原位原应生成，其制备工艺精度要求较高；对于颗粒尺寸在0.1μm～1mm以上的颗粒增强体，目前研究较多，颗粒增强物在此尺寸下加入到金属中起提高耐磨、耐热和弹性模量的作用。但因其粒径较小，容易产生陶瓷颗粒与基体界面结合面小，当基体磨损下凹时，容易整颗脱落；在1mm～5mm范围内的陶瓷颗粒现目前研究较少，一方面由于大部分的陶瓷颗粒与金属基体的润湿角偏大，在制备过程中容易出现界面机械咬合、存在孔洞缺陷，在使用过程中出现整体颗粒的脱落；一方面由于大的陶瓷颗粒增强金属基复合材料在制备过程中或在使用过程中容易产生脆性裂纹，导致断裂失效，但因其作为主要的耐磨相，大颗粒的复合使用机制效果更加突出。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了优化粒径陶瓷增强金属基复合材料及其制备方法和应用。该复合材料采用优化粒径范围或混合粒径的陶瓷颗粒，通过外加法或原位反应法制备而成。该制备技术以其合理的增强相粒径结构设计、是一种简单灵活的制备工艺，制备的优化粒径陶瓷增强金属基复合材料可单独做为耐磨部件使用或制备高耐磨粉碎设备衬板及辊套的预制体，其具有优异的耐磨性能、机械韧性和抗冲击能力。

本发明采用体积含量不变，优化粒径分布的陶瓷颗粒增强铁基耐磨复合材料，将优化粒径的陶瓷颗粒与金属合金粉末放置于氧化铝刚玉坩埚中，采用液相烧结法制备复合材料，该制备方法工艺简单、成本低廉，复合材料中同时存在位错强化机制、Orowan强化、加工硬化强化、沉淀强化等多种强化机制，且这些由基体微观结构发生变化而产生的强化机制彼此相互作用。此外，金属基体材料与增强相之间的界面连接较好，整体复合材料表现出优异的机械性能。

本发明的一种优化粒径陶瓷增强金属基复合材料，包括金属基体材料和增强相陶瓷颗粒；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，1mm～5mm三种区间中的一种区间粒径，或几种区间的混合粒径；