專利名稱：一種高韌性高耐磨復(fù)合刮板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種物料刮料用刮板的制備，特別是一種高靭性高耐磨復(fù)合 刮板的制備方法，該方法制備的復(fù)合刮板，其中含有柱狀硬質(zhì)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了耐 磨性與強(qiáng)韌性的有機(jī)統(tǒng)一，使得刮板的整體機(jī)械性能顯著提高。
背景技術(shù)：
在冶金、礦山、電力等工業(yè)行業(yè)中，刮板是廣泛使用的磨損件之一。在 冶金企業(yè)的燒結(jié)球團(tuán)機(jī)上使用的金屬刮板，其形狀一般由矩形鋼板制成，有 時(shí)在鋼板表面焊接耐磨材料，這種刮板在使用過程中遭受到礦粉、鐵粉等物 料嚴(yán)重的磨損， 一般使用時(shí)間不超過兩個(gè)月，必須頻繁更換，導(dǎo)致拆裝、檢 修費(fèi)用很高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度加大。而在火力發(fā)電廠中，除灰攪拌機(jī)的刮板部 件同樣材料主要采用耐磨鑄鐵，刮板在工作時(shí)，燃燒后的干燥粉煤灰不斷被 送入攪拌機(jī)，經(jīng)過淋水和攪拌，成為混合均勻的濕灰后不斷送出，刮板起到 攪拌和推灰的作用。由于刮板直接與灰粒劇烈摩擦，工作環(huán)境十分惡劣，磨 損嚴(yán)重。通常兩三個(gè)月就導(dǎo)致刮板過量磨損失效，導(dǎo)致除灰量嚴(yán)重下降，并 造成攪拌不均勻，粉塵飛揚(yáng)，嚴(yán)重污染環(huán)境。由此可見，刮板磨損造成的損 失是相當(dāng)嚴(yán)重的。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目在于，提供一種高韌 性高耐磨的復(fù)合刮板。該方法制備的復(fù)合刮板，其中含有柱狀硬質(zhì)點(diǎn)，既具 有基體金屬的高強(qiáng)度和高韌性，又具有硬質(zhì)相的高硬度和高抗磨性，能夠同 時(shí)承受高壓和強(qiáng)烈磨損，具有使用壽命長(zhǎng)、價(jià)格低廉的特點(diǎn)，保證刮板正常 安全生產(chǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案 一種高韌性高耐磨復(fù)合刮板的制備方法，其特征在于，該方法將合金粉 芯棒材扎制成捆，布置于刮板的鑄型型腔內(nèi)，合金粉芯棒材捆占刮板總體積
的20% 60%,然后把熔化的基體金屬液澆入刮板的鑄型型腔內(nèi)，在基體金
屬的熱作用下，合金粉芯棒材發(fā)生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金 元素與基體金屬液產(chǎn)生冶金化合反應(yīng)，在原位生成高度彌散的合金組織，最 后冷卻凝固形成棒狀硬質(zhì)相與基體金屬冶金過渡結(jié)合融為一體，制成以高韌 性高強(qiáng)度的金屬為基體、內(nèi)含一定數(shù)量的冶金結(jié)合的棒狀高硬度質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合 刮板。
采用本發(fā)明制備的復(fù)合刮板具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 由于采用合金粉芯棒材，內(nèi)部填充合金粉末，在基體金屬的高溫作 用下，合金粉芯棒材熔化，合金粉末燒結(jié)、溶解、擴(kuò)散，與基體金屬發(fā)生冶 金化合反應(yīng)，同時(shí)由于合金粉末的吸熱作用，降低了局部的溫度，縮短了結(jié) 晶過程，阻礙了合金元素的進(jìn)一步擴(kuò)散，從而使合金元素在原位富集，晶粒 顯著細(xì)化，析出大量彌散的高硬度的硬質(zhì)化合物，凝固后便形成了鑲嵌在基 體金屬中的宏觀上呈棒狀的硬質(zhì)相，并與基體金屬形成良好的冶金過渡結(jié) 合，界面結(jié)合牢固，解決了硬質(zhì)相脫落、碎裂的難題，耐磨性與韌性有機(jī)統(tǒng) 一，整體性能顯著提高。
2、 合金粉末可根據(jù)刮板的使用要求進(jìn)行配比，成分可調(diào)，適應(yīng)性廣。
3、 由于合金粉芯棒材不含粘結(jié)劑等雜質(zhì)，因此不會(huì)產(chǎn)生夾渣等缺陷，
內(nèi)部組織性能優(yōu)良。
4、 本發(fā)明的復(fù)合成型工藝可控性強(qiáng)、成品率高、生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，便于
規(guī)模化生產(chǎn)。
5、 柱狀硬質(zhì)點(diǎn)為整體原位反應(yīng)生成，避免"鑲鑄復(fù)合"等工藝過程中 的開裂現(xiàn)象以及使用過程中的脫落現(xiàn)象。6、 根據(jù)使用工況，柱狀硬質(zhì)點(diǎn)在基體中的比例可調(diào)，并分布均勻；
7、 根據(jù)刮板結(jié)構(gòu)結(jié)形式，可實(shí)現(xiàn)工件耐磨表面復(fù)合、區(qū)域局部復(fù)合或 整體復(fù)合。


圖l是復(fù)合耐磨刮板制備工藝示意圖； 圖2是復(fù)合耐磨刮板結(jié)構(gòu)主剖視圖。
下面結(jié)合附圖和發(fā)明人給出的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式
參見附圖，按照本發(fā)明的技術(shù)方案，選用一定直徑和合金粉末配比的合 金粉芯棒材l扎制成捆，預(yù)置在刮板鑄型2中，把熔化的基體金屬3澆入刮板 鑄型2，基體金屬液3對(duì)合金粉芯棒1進(jìn)行加熱、燒結(jié)、溶滲甚至溶解，大量 合金元素與基體金屬液3產(chǎn)生冶金化合反應(yīng)，合金粉芯棒材1中的合金粉金屬 元素在基體金屬液中進(jìn)行短程擴(kuò)散，在原位生成高度彌散的合金組織，在基 體金屬中形成冶金結(jié)合的高硬度棒狀硬質(zhì)點(diǎn)4，形成以高韌性高強(qiáng)度的金屬 為基體、內(nèi)含一定數(shù)量的冶金結(jié)合的棒狀高硬度質(zhì)點(diǎn)4的復(fù)合刮板。
上述合金粉芯棒材l直徑為①lmm cD lOmm，其外皮為低碳鋼管壁厚為 0.1 1.0mm，芯部為粒度為50 200目的合金粉末。
上述合金粉芯棒材l芯部的合金粉末由高碳鉻鐵粉構(gòu)成，根據(jù)需要可添 加鉬鐵粉、鎢鐵粉、硅鐵粉、錳鐵粉等合金粉。
上述合金粉末也可以由碳化鎢、碳化硅、碳化鈦、氧化鋁、氮化硅、氮 化鈦粉末中的一種或幾種構(gòu)成。
上述基體金屬3選擇高錳鋼、低碳鋼、合金鋼、灰口鑄鐵、球墨鑄鐵等 鑄鋼或鑄鐵中的一種。
以下是發(fā)明人給出的實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。 實(shí)施例l:制備高鉻合金為硬質(zhì)相、A3鋼為基體的棒狀復(fù)合耐磨刮板
1、 選用3mm直徑的合金粉芯棒材1扎制成捆，裝入的合金粉末為高碳 鉻鐵粉，粒度100 150目，裁剪成與刮板高度相同的長(zhǎng)度；
2、 采用樹脂砂按照鑄造工藝要求制作刮板鑄型2;
3、 將合金粉芯棒材l，按照占刮板50%的體積比例，預(yù)置在刮板鑄型2 的型腔內(nèi)；
4、 選用A3鋼作為基體金屬3，用中頻爐冶煉熔化后，達(dá)到160(TC出爐， 將鋼液澆入刮板鑄型2的型腔內(nèi)，注滿為止；
5、 室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固后，取出鑄件，清砂處理，即制成高 鉻合金為棒狀硬質(zhì)相4、 A3鋼為基體組織3的復(fù)合耐磨刮板。
當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際需要，合金粉末也可以選擇高碳鉻鐵粉與鉬鐵粉、鎢鐵 粉、硅鐵粉、錳鐵粉的混合物。
實(shí)施例2:制備碳化鴇為硬質(zhì)相、A3鋼為基體的棒狀復(fù)合耐磨刮板
1、 選用5mm直徑的合金粉芯棒材1扎制成捆，裝入的合金粉末為碳化 鎢合金粉，粒度150目，裁剪成與刮板高度相同的長(zhǎng)度；
2、 采用樹脂砂按照鑄造工藝要求制作刮板鑄型2;
3、 將合金粉芯棒材l，按照占刮板40%的體積比例，預(yù)置在刮板鑄型2 的型腔內(nèi)；
4、 選用A3鋼作為基體金屬3，用中頻爐冶煉熔化后，達(dá)到160(TC出爐， 將鋼液澆入刮板鑄型2的型腔內(nèi)，注滿為止；
5、 室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固后，取出鑄件，清砂處理，即制成碳 化鎢為棒狀硬質(zhì)相4、 A3鋼組織為基體組織(3)的復(fù)合耐磨刮板。 實(shí)施例3:制備碳化鉤為硬質(zhì)相、高錳鋼為基體的棒狀復(fù)合耐磨刮板
1、 選用8mm直徑的合金粉芯棒材1扎制成捆，裝入的合金粉末為碳化 鎢合金粉，粒度50 80目，裁剪成與刮板高度相同的長(zhǎng)度；
2、 采用樹脂砂按照鑄造工藝要求制作刮板鑄型2;3、 將合金粉芯棒材l，按照占刮板60%的體積比例，預(yù)置在刮板鑄型2 的型腔內(nèi)；
4、 選用高錳鋼Mnl3作為基體金屬3，用中頻爐冶煉熔化后，達(dá)到1650 'C出爐，將鋼液澆入刮板鑄型2的型腔內(nèi)，注滿為止；
5、 室溫冷卻，待金屬液冷卻凝固后，取出鑄件，清砂處理，即制成碳 化鎢為棒狀硬質(zhì)相4、高錳鋼組織為基體組織3的復(fù)合耐磨刮板。
上述實(shí)施例2、 3中，按照不同的需求，合金粉末還可以選擇碳化硅、碳
化鈦、氧化鋁、氮化硅或氮化鈦粉末中的一種或幾種混合物。
上述實(shí)施例中，按照不同的需求，基體金屬3還可以選擇灰口鑄鐵或球
墨鑄鐵，均能夠制成合格的復(fù)合耐磨刮板。
權(quán)利要求
1、一種高韌性高耐磨復(fù)合刮板的制備方法，其特征在于，該方法將合金粉芯棒材扎制成捆，布置于刮板的鑄型型腔內(nèi)，合金粉芯棒材捆占刮板總體積的20％～60％，然后把熔化的基體金屬液澆入刮板的鑄型型腔內(nèi)，在基體金屬的熱作用下，合金粉芯棒材發(fā)生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素與基體金屬液產(chǎn)生冶金化合反應(yīng)，在原位生成高度彌散的合金組織，最后冷卻凝固形成棒狀硬質(zhì)相與基體金屬冶金過渡結(jié)合融為一體，制成以高韌性高強(qiáng)度的金屬為基體、內(nèi)含一定數(shù)量的冶金結(jié)合的棒狀高硬度質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合刮板。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述的合金粉芯棒材為直 徑①lmm ①10mm，壁厚0.1 1.0mm的低碳鋼管，芯部灌裝有粒度為50目 200目的合金粉末。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的合金粉末為碳化鎢、 碳化硅、碳化鈦、氧化鋁、氮化硅或氮化鈦粉末中的一種或幾種混合物。
4、 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述的合金粉末為高碳鉻 鐵粉，或者是高碳鉻鐵粉與鉬鐵粉、鎢鐵粉、硅鐵粉、錳鐵粉的混合物。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述的基體金屬是鑄鋼或 鑄鐵。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的鑄鋼是高錳鋼、低 碳鋼或合金鋼。
7、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的鑄鐵是灰口鑄鐵或 球墨鑄鐵。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高韌性高耐磨復(fù)合刮板的制備方法，該方法將合金粉芯棒材扎制成捆，布置于刮板鑄型型腔內(nèi)，合金粉芯棒材捆占刮板總體積的20％～60％，然后把熔化的基體金屬澆入鑄型型腔內(nèi)，在基體金屬的熱作用下，合金粉芯棒材發(fā)生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素與基體金屬液產(chǎn)生冶金化合反應(yīng)，在原位生成高度彌散的合金組織，最后冷卻凝固形成棒狀硬質(zhì)相與基體金屬冶金過渡結(jié)合融為一體，制成以高韌性高強(qiáng)度的金屬為基體、內(nèi)含一定數(shù)量的冶金結(jié)合的棒狀高硬度質(zhì)點(diǎn)的復(fù)合刮板。既具有基體金屬的高強(qiáng)度和高韌性，又具有硬質(zhì)相的高硬度和高抗磨性，能夠同時(shí)承受高壓和強(qiáng)烈磨損，具有使用壽命長(zhǎng)、價(jià)格低廉的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B22D19/08GK101412092SQ20081023249
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者付永紅, 劉文剛, 岑啟宏, 宏 武, 牛立斌, 王永平, 許云華 申請(qǐng)人:西安建筑科技大學(xué)