專利名稱：制備TiC+Al₂O₃顆粒增強鋼基表面復(fù)合挖掘機鏟齒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種TiC+Al203雙相顆粒增強鋼基表面復(fù)合挖掘機鏟齒的制備工藝，屬于顆粒增強鋼基復(fù)合材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鏟齒是挖掘機上主要的易損件。當(dāng)前，國內(nèi)外鏟齒仍然以由單一耐磨材料制成的整體鏟齒為主，復(fù)合鏟齒在市場中并不多見。
整體鏟齒的材質(zhì)主要有高錳鋼Mnl3和Cr-Ni-Mo型馬氏體耐磨鋼。高錳鋼鏟齒因其生產(chǎn)工藝簡單、成本低和價格低廉而在國內(nèi)外鏟齒市場中占有明顯的優(yōu)勢。然而，高錳鋼鏟齒的耐磨性并不理想，尤其是在中小型挖掘機上，由于其工作表面受到的沖擊能較低，導(dǎo)致加工硬化程度有限。所以，耐磨性較差。Cr-Ni-Mo型馬氏體合金鑄鋼具有強度高、硬度高和耐 磨性較好的特點，用其制造的鏟齒在小型挖掘機上展示出較好的使用性能。但是，Cr-Ni-Mo型馬氏體合金鑄鋼生產(chǎn)成本高，并且，難以應(yīng)用于大型挖掘機。所以，在市場中占有的份額相對較小。為了改善鏟齒表面的耐磨性，提高其使用壽命，近年來，人們開展了大量的鏟齒表面改性處理方面的研究工作，即運用堆焊、等離子噴涂和激光熔覆等技術(shù)在鏟齒的工作表面上形成一層含有大量高硬度碳化物相的復(fù)合層。實踐發(fā)現(xiàn)高錳鋼表面經(jīng)過改性處理后，鏟齒的使用壽命有了明顯地提高。然而，由于復(fù)合層與基體金屬之間的結(jié)合強度較低和兩者之間存在的內(nèi)應(yīng)力大使復(fù)合鏟齒在實際使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)復(fù)合層脫落和掉塊等現(xiàn)象，致使復(fù)合耐磨層難以有效發(fā)揮其作用。實際上，高錳鋼鏟齒和Cr-Ni-Mo型馬氏體耐磨鑄鋼鏟齒都屬于由單一材料制成的整體鏟齒。在這些材料的顯微組織中由于缺乏高硬度的耐磨顆?；蛟鰪娤嗟拇嬖?，鏟齒耐磨性能的提高是有限的，難以達到令人滿意的程度。要想獲得鏟齒使用壽命的顯著提高，通過在現(xiàn)有單一材料鏟齒的工作表面上形成含有大量高硬度的硬質(zhì)顆?；蚰湍ハ嗟谋砻鎻?fù)合層是解決問題的關(guān)鍵。因此，開發(fā)TiC+Al203雙相顆粒增強鋼基表面復(fù)合挖掘機鏟齒是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用廉價的合金粉末材料制備出耐磨性能優(yōu)異的TiC+Al203顆粒增強鋼基表面復(fù)合挖掘機鏟齒的工藝。將不同種類的合金粉末混合均勻后制成涂料，然后壓制成片。結(jié)合真空消失模鑄造技術(shù)V-EPC和SHS高溫自蔓延反應(yīng)生成TiC+Al203增強顆粒，在鏟齒的工作表面上制備出一層厚度達3mm以上的以高硬度的TiC+Al203增強顆粒為主的、基本沒有組織缺陷的和與基體呈現(xiàn)冶金結(jié)合的高耐磨復(fù)合層。從而，顯著提高挖掘機鏟齒的耐磨性能和使用壽命。本發(fā)明的方法，是將鈦白粉、鐵鱗粉、鋁粉、鈦鐵粉、碳粉和有機粘結(jié)劑配制成合金粉末涂料，將合金粉末涂料壓制成片，并將其粘貼在挖掘機鏟齒泡沫塑料EPS模型的兩個工作齒面上；然后，外掛防粘砂涂料、烘干制備出鏟齒EPS模樣。在中頻感應(yīng)電爐或電弧爐中熔煉鋼水，采用V-EPC真空消失模鑄造方法澆鑄成型。本發(fā)明具體步驟如下
(1)選取粒度200-350目鈦白粉、200-350目鐵鱗粉、200-350目鋁粉、200-350目碳粉和150-200目Ti-Fe粉，合金粉末的配比如表I所示；
表I.合合金粉末涂料配方(wt%)
權(quán)利要求
1.采用合金粉末壓片制備的TiC+Al203雙相顆粒增強鋼基表面復(fù)合挖掘機鏟齒的方法，其特征在于步驟如下 (1)合金粉末組成為200-350目鈦白粉20-30wt%、200-350目鐵鱗粉10_20wt%、200-350 目鋁粉 20-30wt%、200-350 目碳粉 5_15wt %和 150-200 目 Ti-Fe 粉 20_30wt% ; (2)合金粉末在球磨機中混合30-60min，料球比10:1;粉末混勻后，加入2-4%vol有機粘結(jié)劑制成合金粉末涂料； (3)將合金粉末涂料倒入成型模具中，在液壓機上壓制成厚度>3mm的薄片，壓片的長度和寬度尺寸與挖掘機鏟齒齒面的尺寸相對應(yīng)；之后，將成形壓片充分烘干； (4)將壓片粘貼在挖掘機鏟齒泡沫塑料EPS模型的兩個工作齒面上；然后，整個EPS模樣外掛防粘砂涂料并烘干； (5)將干燥的EPS模樣連同澆冒口棒一起埋入V-EPC真空消失模鑄造轉(zhuǎn)用砂箱中，用40 50目的干石英砂填埋，然后，將之置于振實臺上振動緊實，砂箱表面用一層塑料薄膜覆蓋以密封，挖掘機鏟齒鋼鋼水在中頻感應(yīng)電爐或電弧爐中熔煉，鋼水的化學(xué)成分為0· 3-0. 45wt%C, O. 8-1. 2Si%wt, I. 0-1. 5wt%Mn, O. 3-0. 5wt%Mo, 0. 6-0. 8wt%Cr,0.035wt, % 0. 035 wt %，當(dāng)鋼水成分和溫度符合要求后，插鋁脫氧，并將鋼水澆入到砂箱中； (6)鏟齒鑄件冷卻到室溫后打掉澆冒口，并進行表面清砂處理； (7)鏟齒950°C奧氏體化，機油中淬火+250° C低溫回火，熱處理后復(fù)合層表面硬度HRC彡53，復(fù)合層中TiC+Al203雙相增強顆粒的體積百分數(shù)為彡30%vol, TiC和Al2O3顆粒均勻地分布在基體上。
全文摘要
本發(fā)明專利涉及一種制備TiC+Al2O3雙相顆粒增強鋼基表面復(fù)合挖掘機鏟齒的方法。本專利采用鈦白粉、鐵鱗粉、鋁粉、鈦鐵粉、碳粉和有機粘結(jié)劑配制成合金粉末涂料。將合金粉末涂料壓制成片，并將其粘貼在挖掘機鏟齒泡沫塑料EPS模型的兩個工作齒面上。然后，外掛防粘砂涂料、烘干制備出鏟齒EPS模樣。在中頻感應(yīng)電爐或電弧爐中熔煉鋼水，采用V-EPC真空消失模鑄造方法澆鑄成型。本發(fā)明制備的顆粒增強鋼基表面復(fù)合挖掘機鏟齒經(jīng)檢測復(fù)合層與鋼基體之間呈冶金結(jié)合。復(fù)合層組織致密，復(fù)合層厚度可達3mm以上。復(fù)合層表面硬度可達HRC≥53。與沒有進行表面復(fù)合的同類挖掘機鏟齒相比，其使用壽命可提高2-3倍。
文檔編號B22D19/08GK102921923SQ201210413508
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者郭長慶 申請人:江蘇大學(xué)