一種用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于耐磨鋼的納米復(fù)合陶瓷耐磨合金及其制備工藝，該耐磨合金由陶瓷粉料與金屬粉料復(fù)合而成；其中陶瓷粉料由納米級(jí)的WC、TiC、SiC、Ce2O及Y2O3組成，它們的重量之和占耐磨合金總重量的6～38%；金屬粉料為還原鐵粉、鎳-鉻粉、錳、鋁、鎂粉料混合而成，加入量占耐磨合金總重量的62～94%；通過(guò)混合、制坯、氧化和燒結(jié)等工序制成耐磨合金。本發(fā)明解決了耐磨鋼部件服役壽命短的技術(shù)難題；同時(shí)也可以減少耐磨鋼的消耗。
【專利說(shuō)明】一種用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金及其制備工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金(簡(jiǎn)稱：耐磨合金，下同）及其制 備工藝，特別是一種用于耐磨鋼中的新型合金和它的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 耐磨鋼鑄件在礦山、建筑、機(jī)械等領(lǐng)域起著重要作用。每年因磨損導(dǎo)致材料產(chǎn)生巨 大消耗，同時(shí)因耐磨工件服役壽命短、頻繁更換部件也使得成套設(shè)備效率大大降低。普遍認(rèn) 為WC對(duì)提高鋼的耐磨性非常有效，但因其密度比鋼高出一倍而發(fā)生強(qiáng)烈偏析，導(dǎo)致耐磨性 嚴(yán)重不均。本發(fā)明把這種高耐磨性高密度的原料制成合金，再把合金加入到鑄鋼件中，通過(guò) 這種方式有效解決了偏析問(wèn)題。本發(fā)明的產(chǎn)品--耐磨合金，將對(duì)提高鑄鋼件耐磨性產(chǎn)生 重要作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 發(fā)明目的 本發(fā)明提供一種用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金及其制備工藝，其目的是為了解決耐 磨鋼部件服役壽命短的技術(shù)難題；同時(shí)也可以減少耐磨鋼的消耗。
[0004] 技術(shù)方案 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的： 一種用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金，其特征在于：該耐磨合金由納米級(jí)陶瓷粉料與 多種金屬粉料復(fù)合制備而成；納米級(jí)陶瓷粉料占耐磨合金總重量的6?38%，金屬粉料占耐 磨合金總重量的62?94%。
[0005] 所述的納米陶瓷粉料由納米級(jí)的WC、TiC、SiC、Ce2CKY2O 3組成，納米陶瓷粉的顆粒 尺寸為80?500nm ;它們的重量之和占耐磨合金總重量的6?38%，它們的重量比例關(guān)系 為：WC :TiC :SiC :Ce20 :Y203= 1 :(0· 05 ?0· 15):(0. 03 ?0· 32):(0. 01 ?0· 25):(0. 01 ? 0. 15);其中：WC中允許有5%的游離碳元素；TiC顆粒尺寸小于0. 5 μ m ;WC、SiC、Ce20、Y2O3 粉料的顆粒尺寸均為納米級(jí)。
[0006] 所述的金屬粉料為還原鐵粉、鎳-鉻復(fù)合粉、錳粉、鋁粉、鎂粉混合而成，加入量占 耐磨合金總重量的62?94% ;混合的金屬粉料的質(zhì)量比為還原鐵粉：鎳-鉻復(fù)合粉：鋁粉： 錳粉：鎂粉=1: (〇· 35 ?0· 75) :0· 01 :0· 01 :0· 005。
[0007] 制得的耐磨合金密度為6. 25?8. 69g/cm3,熔點(diǎn)為1450?1580°C。
[0008] -種如上所述的用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金的制備工藝，其特征在于：該工 藝步驟如下： (1)首先制備一種膠液，所用原料為聚乙烯醇縮丁醛與無(wú)水乙醇，其比例為1升無(wú)水乙 醇加入25?45克聚乙烯醇縮丁醛；按上述比例取各種原料；取納米級(jí)陶瓷粉料WC、TiC、 SiC、Ce20、Y2O3，與一定量的無(wú)水乙醇混合，在無(wú)水乙醇中攪拌成為懸浮液狀態(tài)，用超聲波分 散成單顆粒狀態(tài)，將其倒入預(yù)先配制好的膠液中，開(kāi)始時(shí)緩慢攪拌，然后將其它金屬粉料加 入到攪拌器中，加料的順序是：先加入密度較小的金屬粉，后加入高密度金屬，然后快速攪 拌8?20小時(shí)；取出料漿在真空條件下干燥，再通過(guò)球磨和篩分，得到混合均勻的粉料；將 粉料壓制成坯體； (2) 將該坯體做排塑處理，即利用普通電爐，在空氣條件下將坯體加熱到200?600°C 之間，保溫60?300分鐘，使金屬顆粒表面形成一層氧化膜，同時(shí)排出膠體聚乙烯醇縮丁 醛； (3) 然后對(duì)坯體進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)是在氣氛保護(hù)條件下完成，保護(hù)氣體為氬氣或氮?dú)?，?結(jié)溫度為900?1350°C，保溫30?240分鐘，燒結(jié)后將燒結(jié)體制成粉末，即為耐磨合金成 品。
[0009] 在納米級(jí)陶瓷粉料配制的膠液中，開(kāi)始時(shí)緩慢攪拌的轉(zhuǎn)速是80?120轉(zhuǎn)/min ;力口 入全部金屬粉料后，將攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到300?600轉(zhuǎn)/min。
[0010] 無(wú)水乙醇用量由粉料密度決定，一般每IOOg粉料加入無(wú)水乙醇150?300ml。
[0011] 超聲波震蕩的時(shí)間為15min，震蕩過(guò)程要求懸浮液液面不斷濺起液滴。
[0012] 優(yōu)點(diǎn)及效果 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)及有益效果： 通過(guò)本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施，能夠解決傳統(tǒng)的耐磨鋼鑄件中的耐磨相在顯微組織中嚴(yán) 重偏析，在服役過(guò)程中耐磨性和硬度嚴(yán)重不均勻等方面的問(wèn)題。
[0013] 本發(fā)明的產(chǎn)品--納米復(fù)合耐磨合金使用方便，在鑄鋼熔煉過(guò)程中加入鋼水中即 可；可為鑄鋼生產(chǎn)廠家產(chǎn)品提高耐磨性，延長(zhǎng)服役壽命，降低成本。
[0014] 通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，所制備的耐磨合金，用在耐磨鑄鋼件上，鑄鋼件的耐磨性超過(guò)目前 正在服役的工件；如煤礦采煤機(jī)截齒，將耐磨合金加在鑄造的截齒體中，有效提高了耐磨 性，可以減少采煤機(jī)更換截齒的時(shí)間，提高了工作效率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為加入耐磨合金的鑄鋼樣品場(chǎng)發(fā)射電鏡圖；其中圖I (a)為WC的分布圖，圖 I (b)為鎳元素的分布圖。
[0016] 圖2為放大6萬(wàn)倍的鑄鋼樣品的顯微組織結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明： 本發(fā)明目的是研究一種納米復(fù)合耐磨合金材料，使之具有與耐磨鋼相近的熔點(diǎn)和密 度。當(dāng)鋼水熔化后，將該耐磨合金加入并熔于耐磨鋼中，隨后即可進(jìn)行澆鑄。由于減少了耐 磨部件制造過(guò)程中的強(qiáng)化處理工序，因此有效降低了耐磨鋼部件的成本。在研究過(guò)程中，必 須解決三個(gè)重要問(wèn)題：一是耐磨合金的烙點(diǎn)必須與耐磨鋼的烙點(diǎn)相近，如果烙點(diǎn)差異過(guò)大， 耐磨合金無(wú)法充分熔解，影響鋼的組織均勻性，對(duì)提高耐磨性不利。二是耐磨合金的密度必 須與耐磨鋼的密度相近，如果密度相差過(guò)大，耐磨合金沉入鋼水中或浮在鋼水表面，很難均 勻熔入鋼水中，凝固后將形成成分偏析，導(dǎo)致耐磨性降低。三是耐磨合金所有組元都不能影 響耐磨鋼的工藝性能，如果對(duì)熔煉或澆鑄過(guò)程產(chǎn)生不良影響，耐磨鋼生產(chǎn)廠家就不愿意使 用，將會(huì)影響該產(chǎn)品的推廣。
[0018] 本發(fā)明為一種用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金，該耐磨合金由由納米級(jí)陶瓷粉 料與多種金屬粉料混合粉復(fù)合制備而成。所述的納米陶瓷粉料由納米級(jí)的WC、TiC、SiC、 Ce 20、Y2O3組成，納米陶瓷粉的顆粒尺寸為80?500nm ;它們的重量之和占耐磨合金總重量 的 6 ?38%，它們的重量比例關(guān)系為：WC :TiC :SiC :Ce20 :Y203= 1 : (0· 05 ?0· 15): (0· 03 ? 0. 32): (0. 01?0. 25): (0. 01?0. 15);其中：WC中有大約5%的游離碳元素；TiC顆粒尺寸 小于0. 5 μ m ;WC、SiC、Ce20、Y203粉料的顆粒尺寸均為納米級(jí)。所述的金屬粉料為還原鐵粉、 鎳 -鉻粉、猛、錯(cuò)、鎂粉料混合而成，加入量占耐磨合金總重量的62?94% ;鐵、鎳-鉻、錯(cuò)、 錳、鎂粉料混合的比例為還原鐵粉：鎳-鉻粉：鋁粉、錳粉、鎂粉=1: (〇. 35?0. 75):0. 01 : 0· 01 :0· 005。
[0019] 制得的耐磨合金密度為6. 25?8. 69g/cm3,熔點(diǎn)為1450?1560°C。
[0020] 上述技術(shù)方案是通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)獲得，通過(guò)添加納米陶瓷粉料、不同熔點(diǎn)、不同密 度的金屬粉料，使耐磨合金與耐磨鋼的熔點(diǎn)相近、密度相近。其中的鎂、鋁粉料密度低，可 以適當(dāng)降低耐磨合金的密度；在合成過(guò)程中這兩種金屬形成氧化物，又具有良好的耐磨性； 合成過(guò)程還能放熱，促使合成工序順利進(jìn)行。
[0021] 本發(fā)明用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金的制備工藝，該制備工藝按下述步驟進(jìn) 行：按設(shè)計(jì)的比例稱取各原料，首先采用聚乙烯醇縮丁醛(代號(hào)為PVB) +無(wú)水乙醇以1升無(wú) 水乙醇加入20?45克PVB的比例配制具有一定黏度的膠狀液體；按預(yù)先設(shè)計(jì)的比例稱取 納米級(jí)陶瓷粉料1(：、11(：、5丨(：、(^ 20、￥203，與一定量的無(wú)水乙醇混合，在無(wú)水乙醇中攪拌成為 懸浮液狀態(tài)，用超聲波分散成單顆粒狀態(tài)(超聲波震蕩的時(shí)間為15min，震蕩過(guò)程要求懸浮 液液面不斷濺起液滴)，將其倒入預(yù)先配制好的膠液中，開(kāi)始時(shí)緩慢攪拌；然后將其它金屬 粉料加入到攪拌器中，加料的順序是：先加入密度較小的金屬粉，后加入高密度金屬，然后 快速攪拌8?20小時(shí)；取出料漿在真空條件下干燥，再通過(guò)球磨和篩分，得到混合均勻的粉 料；將粉料壓制成坯體。將該坯體做排塑處理，即利用普通電爐，在空氣條件下將坯體加熱 至IJ 200?600°C之間，保溫60?300分鐘，將加入的塑化劑膠體(即聚乙烯醇縮丁醛)排出； 同時(shí)使那些金屬顆粒表面形成一層氧化膜。燒結(jié)是在氣體保護(hù)條件下完成，使用硅碳棒電 阻爐，保護(hù)氣體為氬氣或氮?dú)?，燒結(jié)溫度為900?1350°C，保溫30?240分鐘。燒結(jié)結(jié)束后 采用粉碎和球磨方式將燒結(jié)體制成粉末，即為耐磨合金成品。
[0022] 在納米級(jí)陶瓷粉料配制的膠液中，開(kāi)始時(shí)緩慢攪拌的轉(zhuǎn)速是80?120轉(zhuǎn)/min ;力口 入全部金屬粉料后，將攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到300?600轉(zhuǎn)/min。
[0023] 無(wú)水乙醇用量由粉料密度決定，一般每IOOg粉料加入無(wú)水乙醇150?300ml ;密 度大的粉料加入無(wú)水乙醇時(shí)取下限，密度小的粉料加入無(wú)水乙醇時(shí)取上限。
[0024] 實(shí)施例1 : 本發(fā)明是一種用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金，該耐磨合金由納米陶瓷粉料、金屬粉 料復(fù)合制備而成。配制的耐磨合金總重量為5000g，各種原料比例是：納米陶瓷粉料總重 量lOOOg，其中WC :TiC :SiC :Ce20 :Y203的比值為1:0. 1:0. 2:0. 2:0. 1，后面四項(xiàng)重量之和為 375g ;其余為納米WC粉料。金屬粉料中的比例為還原鐵粉：鎳-鉻復(fù)合粉：鋁粉、錳粉、鎂 粉=1:0. 5 :0. 025 (0. 01+0. 01+0. 005);其中鋁、錳、鎂粉料重量之和為65. 57g ;還原鐵粉 2622. 95g，鎳-鉻粉 1311. 48g。
[0025] 制備工藝按下述步驟進(jìn)行：首先配置"PVB+無(wú)水乙醇"膠狀溶液；按設(shè)計(jì)比例稱取 納米級(jí)陶瓷粉料WC、TiC、SiC、Ce2O及Y2O3，與無(wú)水乙醇混合后用超聲波分散成單顆粒狀態(tài)， 每IOOg粉料加入無(wú)水乙醇180ml，然后將其倒入預(yù)先加了 "PVB+無(wú)水乙醇膠液"的攪拌器 中緩慢攪拌，（轉(zhuǎn)速不超過(guò)120轉(zhuǎn)/min);然后加入其它金屬粉料，再將攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到300 轉(zhuǎn)/min以上，攪拌12小時(shí)。將料漿在真空條件下干燥、球磨和篩分，得到混合均勻的粉料； 將粉料壓制成坯體。將該坯體置于普通電爐中做氧化處理，即在有空氣條件下將坯體加熱 到450°C，保溫250min，使那些金屬顆粒表面形成一層厚度為納米級(jí)的氧化膜。燒結(jié)是在氮 氣保護(hù)條件下完成，在120(TC燒結(jié)，保溫100分鐘。燒結(jié)結(jié)束后采用粉碎和球磨方式將塊狀 合金制成粉末，即為耐磨合金成品。
[0026] 實(shí)施例2 : 本發(fā)明屬于一種用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金，該耐磨合金由納米陶瓷粉料、金屬 粉料復(fù)合制備而成。配制的耐磨合金總重量為5000g，各種原料比例是：納米陶瓷粉料總重 量100(^，其中概：：11(：^(：刃6 20:￥203 的比值為 1:0.15:0.25:0.25:0.15，后面四 項(xiàng)重量之和為444. 44g ;其余為納米WC粉料。金屬粉料中的比例為：還原鐵粉：鎳-鉻復(fù) 合粉：鋁粉、錳粉、鎂粉=1:0. 7 :0. 025 (0. 01+0. 01+0. 005);其中鋁、錳、鎂粉料重量之和為 57. 97g ;還原鐵粉2318. 84g，鎳-鉻復(fù)合粉1623. 19g。
[0027] 制備工藝按下述步驟進(jìn)行：首先配置"PVB+無(wú)水乙醇"膠狀溶液；按設(shè)計(jì)比例稱取 納米級(jí)陶瓷粉料WC、TiC、SiC、Ce 2O及Y2O3，與無(wú)水乙醇混合后用超聲波分散成單顆粒狀態(tài)， 然后將其倒入預(yù)先加了"PVB+無(wú)水乙醇膠液"的容器中用攪拌器緩慢攪拌，(轉(zhuǎn)速不超過(guò)120 轉(zhuǎn)/min);然后加入其它金屬粉料，再將攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到300轉(zhuǎn)/min以上，攪拌12小時(shí)。將 料漿在真空條件下干燥、球磨和篩分，得到混合均勻的粉料；將粉料壓制成坯體。將該坯體 置于普通電爐中做氧化處理，即在有空氣條件下將坯體加熱到450°C，保溫250min，使那些 金屬顆粒表面形成一層厚度為納米級(jí)的氧化膜。燒結(jié)是在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下完成，在1200°C 燒結(jié)，保溫100分鐘。燒結(jié)結(jié)束后采用粉碎和球磨方式將塊狀合金制成粉末，即為耐磨合金 成品。
[0028] 實(shí)施例3 : 一種用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金，該耐磨合金由由納米級(jí)陶瓷粉料與多種金屬粉 料混合粉復(fù)合制備而成。所述的納米陶瓷粉料由納米級(jí)的WC、TiC、SiC、Ce20、Y2O 3組成，納 米陶瓷粉的顆粒尺寸為80?500nm ;它們的重量之和占耐磨合金總重量的6%，它們的重量 比例關(guān)系為：WC :TiC :SiC :Ce20 :Y203= 1 :0 . 05 : 0 . 32 : 0 . 01 :0 . 01 ;WC 中可有 5% 的游離碳 元素；TiC顆粒尺寸小于0. 5 μ m ;WC、SiC、Ce20、Y2O3粉料的顆粒尺寸均為納米級(jí)。所述的 金屬粉料為還原鐵粉、鎳-鉻粉、錳、鋁、鎂粉料混合而成，加入量占耐磨合金總重量的94% ; 鐵、鎳-鉻、鋁、錳、鎂粉料混合的比例為鐵粉：鎳-鉻粉：鋁粉、錳粉、鎂粉=1: 〇. 35 :0. 01 : 0. 01 :0. 005。
[0029] 上述耐磨合金的制備工藝如下：首先制備膠液，所用原料為聚乙烯醇縮丁醛與無(wú) 水乙醇，其比例為1升無(wú)水乙醇加入25克聚乙烯醇縮丁醛；按上述比例取各種原料；取納 米級(jí)陶瓷粉料WC、TiC、SiC、Ce 2O、Y2O3，與一定量的無(wú)水乙醇混合，在無(wú)水乙醇中攪拌成為懸 浮液狀態(tài)，用超聲波分散成單顆粒狀態(tài)，將其倒入預(yù)先配制好的膠液中，開(kāi)始時(shí)緩慢攪拌， 然后將其它金屬粉料加入到攪拌器中，加料的順序是：先加入密度較小的金屬粉，后加入高 密度金屬，然后快速攪拌8小時(shí)；取出料漿在真空條件下干燥，再通過(guò)球磨和篩分，得到混 合均勻的粉料；將粉料壓制成坯體； (2) 將該坯體做排塑處理，即利用普通電爐，在空氣條件下將坯體加熱到200°C之間，保 溫300分鐘，使金屬顆粒表面形成一層氧化膜，同時(shí)排出膠體聚乙烯醇縮丁醛； (3) 然后對(duì)坯體進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)是在氣氛保護(hù)條件下完成，保護(hù)氣體為氬氣，燒結(jié)溫度 為900°C,保溫240分鐘,燒結(jié)后將燒結(jié)體制成粉末，即為耐磨合金成品。
[0030] 在納米級(jí)陶瓷粉料配制的膠液中，開(kāi)始時(shí)緩慢攪拌的轉(zhuǎn)速是80轉(zhuǎn)/min ;加入全部 金屬粉料后，將攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到300轉(zhuǎn)/min。
[0031] 無(wú)水乙醇用量由粉料密度決定，一般每IOOg粉料加入無(wú)水乙醇150ml。
[0032] 實(shí)施例4 : 一種用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金，該耐磨合金由納米級(jí)陶瓷粉料與多種金屬粉料 混合粉復(fù)合制備而成。所述的納米陶瓷粉料由納米級(jí)的WC、TiC、SiC、Ce20、Y2O 3組成，納米 陶瓷粉的顆粒尺寸為80?500nm ;它們的重量之和占耐磨合金總重量的38%，它們的重量 比例關(guān)系為：WC :TiC :SiC :Ce20 :Y203= I :0. 1 :0. 03 :0. 1 :0. 08 ;WC 中可有大約 5% 的游離碳 元素；TiC顆粒尺寸小于0. 5 μ m ;WC、SiC、Ce20、Y2O3粉料的顆粒尺寸均為納米級(jí)。所述的 金屬粉料為還原鐵粉、鎳-鉻粉、錳、鋁、鎂粉料混合而成，加入量占耐磨合金總重量的62% ; 鐵、鎳-鉻、鋁、錳、鎂粉料混合的比例為鐵粉：鎳-鉻粉：鋁粉、錳粉、鎂粉=1 :〇. 75 :0. 01 : 0. 01 :0. 005。
[0033] 上述耐磨合金的制備工藝如下：首先制備膠液，所用原料為聚乙烯醇縮丁醛與無(wú) 水乙醇，其比例為1升無(wú)水乙醇加入45克聚乙烯醇縮丁醛；按上述比例取各種原料；取納 米級(jí)陶瓷粉料WC、TiC、SiC、Ce 2O、Y2O3，與一定量的無(wú)水乙醇混合，在無(wú)水乙醇中攪拌成為懸 浮液狀態(tài)，用超聲波分散成單顆粒狀態(tài)，將其倒入預(yù)先配制好的膠液中，開(kāi)始時(shí)緩慢攪拌， 然后將其它金屬粉料加入到攪拌器中，加料的順序是：先加入密度較小的金屬粉，后加入高 密度金屬，然后快速攪拌20小時(shí)；取出料漿在真空條件下干燥，再通過(guò)球磨和篩分，得到混 合均勻的粉料；將粉料壓制成坯體； (2) 將該坯體做排塑處理，即利用普通電爐，在空氣條件下將坯體加熱到600°C之間，保 溫60分鐘，使金屬顆粒表面形成一層氧化膜，同時(shí)排出膠體聚乙烯醇縮丁醛； (3) 然后對(duì)坯體進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)是在氣氛保護(hù)條件下完成，保護(hù)氣體為氬氣或氮?dú)?，?結(jié)溫度為1350°C，保溫30分鐘，燒結(jié)后將燒結(jié)體制成粉末，即為耐磨合金成品。
[0034] 在納米級(jí)陶瓷粉料配制的膠液中，開(kāi)始時(shí)緩慢攪拌的轉(zhuǎn)速是120轉(zhuǎn)/min ;加入全 部金屬粉料后，將攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到600轉(zhuǎn)/min。
[0035] 無(wú)水乙醇用量由粉料密度決定，一般每IOOg粉料加入無(wú)水乙醇300ml。
[0036] 實(shí)施例5 : 制備膠液時(shí)1升無(wú)水乙醇加入35克聚乙烯醇縮丁醛；在納米級(jí)陶瓷粉料配制的膠液 中，開(kāi)始時(shí)緩慢攪拌的轉(zhuǎn)速是100轉(zhuǎn)/min ;加入全部金屬粉料后，將攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到400轉(zhuǎn) /min ;其他條件同實(shí)施例3。
[0037] 用上述配方制得的耐磨合金物理性能如下： 制得的耐磨合金密度為6. 25?8. 69g/cm3,熔點(diǎn)為1450?1560°C。
[0038] 關(guān)于耐磨合金是否可以有效提高耐磨鋼的耐磨性，需將該合金加入到鑄鋼件中， 檢測(cè)耐磨鋼樣品的耐磨性能。如下實(shí)驗(yàn)例對(duì)耐磨鋼的性能作了說(shuō)明： 實(shí)驗(yàn)例I 鑄造過(guò)程耐磨合金的使用方法：在IOOkg的感應(yīng)電爐中進(jìn)行鑄造熔煉實(shí)驗(yàn)。鑄鋼的基 體成分比照40CrNi2Mo進(jìn)行配料，分別加入耐磨合金3%，5%和8%三個(gè)方案。采用如下添加 方法： 按照正常工藝熔煉鋼水，待完全熔融后除渣，再將本發(fā)明的耐磨合金加到電爐中，然后 提高溫度30?50°C后，使耐磨合金完全熔化；待熔化均勻后進(jìn)行澆鑄，冷卻后即得到鑄鋼 樣品。
[0039] 鑄鋼件樣品編號(hào)規(guī)則是：在耐磨鋼中添加了本說(shuō)明書中實(shí)施例1所制備的耐磨合 金，耐磨鋼的編號(hào)分別為Al-2、Al-5, A1-8 ;在耐磨鋼中添加了本說(shuō)明書中實(shí)施例2所制備 的耐磨合金，耐磨鋼的編號(hào)分別為A2-2、A2-5, A2-8。即字母A后的數(shù)字" 1"和"2"分別代 表的是實(shí)施例1和實(shí)施例2制備的合金；最后一位數(shù)字分別代表耐磨合金的加入量。
[0040] 鑄造工藝基本沒(méi)有發(fā)生變化，沒(méi)有對(duì)鑄鋼操作增加任何麻煩，滿足鑄鋼生產(chǎn)工藝 要求。具有適用性。
[0041] 實(shí)驗(yàn)例2 對(duì)耐磨鋼耐磨性作檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)用樣品有6個(gè)；為了驗(yàn)證耐磨性，特意用山西某煤礦正在 服役的2個(gè)截齒(型號(hào)分別為U82型和U95型，簡(jiǎn)記為Ul和U2)作對(duì)比試驗(yàn)： 一組是在實(shí)驗(yàn)例1中加入實(shí)施例1配方所澆鑄的耐磨鋼樣品Α1-2、Α1-5, A1-8三個(gè)樣 品； 二組是在實(shí)驗(yàn)例1中加入實(shí)施例2配方所澆鑄的耐磨鋼樣品A2-2、A2-5, A2-8三個(gè)樣 品。
[0042] 三是山西某煤礦正在服役的2個(gè)截齒：試樣編號(hào)為分別為Ul和U2。
[0043] 實(shí)驗(yàn)過(guò)程：將磨損試樣切割成60 X 20 X IOmm的長(zhǎng)方體；用MLS-23型濕砂橡膠輪 式磨損試驗(yàn)機(jī)，最大正壓力23kg，標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速240r/min ;摩擦副為石英砂，平均尺寸為30? 40目（0. 546?0. 385mm)。磨損5min時(shí)和30min時(shí)分別稱量樣品的重量以計(jì)算磨損失重 量；測(cè)量重量的天平精度為0. lmg。測(cè)試結(jié)果如表1所示： 表1耐磨鋼樣品磨損實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

【權(quán)利要求】
1. 一種用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金，其特征在于：該耐磨合金由納米級(jí)陶瓷粉料 與多種金屬粉料復(fù)合制備而成；納米級(jí)陶瓷粉料占耐磨合金總重量的6?38%，金屬粉料占 耐磨合金總重量的62?94%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金，其特征在于：所述的納米 陶瓷粉料由納米級(jí)的WC、TiC、SiC、Ce 20、Y203組成，納米陶瓷粉的顆粒尺寸為80?500nm ; 它們的重量之和占耐磨合金總重量的6?38%，它們的重量比例關(guān)系為：WC :TiC :SiC :Ce20 : Y203= 1 : (0· 05 ?0· 15) : (0· 03 ?0· 32) : (0· 01 ?0· 25) : (0· 01 ?0· 15);其中：WC 中允 許有5%的游離碳元素；TiC顆粒尺寸小于0. 5 μ m ;WC、SiC、Ce20、Y203粉料的顆粒尺寸均為 納米級(jí)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金，其特征在于：所述的金 屬粉料為還原鐵粉、鎳-鉻復(fù)合粉、錳粉、鋁粉、鎂粉混合而成，加入量占耐磨合金總重量 的62?94% ;混合的金屬粉料的質(zhì)量比為還原鐵粉：鎳-鉻復(fù)合粉：鋁粉：錳粉：鎂粉=1: (0· 35 ?0· 75) :0· 01 :0· 01 :0· 005。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金，其特征在于：制得 的耐磨合金密度為6. 25?8. 69g/cm3,熔點(diǎn)為1450?1580°C。
5. -種如權(quán)利要求1所述的用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金的制備工藝，其特征在 于：該工藝步驟如下： (1) 首先制備一種膠液，所用原料為聚乙烯醇縮丁醛與無(wú)水乙醇，其比例為1升無(wú)水乙 醇加入25?45克聚乙烯醇縮丁醛；按上述比例取各種原料；取納米級(jí)陶瓷粉料WC、TiC、 SiC、Ce20、Y203，與一定量的無(wú)水乙醇混合，在無(wú)水乙醇中攪拌成為懸浮液狀態(tài)，用超聲波分 散成單顆粒狀態(tài)，將其倒入預(yù)先配制好的膠液中，開(kāi)始時(shí)緩慢攪拌，然后將其它金屬粉料加 入到攪拌器中，加料的順序是：先加入密度較小的金屬粉，后加入高密度金屬，然后快速攪 拌8?20小時(shí)；取出料漿在真空條件下干燥，再通過(guò)球磨和篩分，得到混合均勻的粉料；將 粉料壓制成坯體； (2) 將該坯體做排塑處理，即利用普通電爐，在空氣條件下將坯體加熱到200?600°C 之間，保溫60?300分鐘，使金屬顆粒表面形成一層氧化膜，同時(shí)排出膠體聚乙烯醇縮丁 醛； (3) 然后對(duì)坯體進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)是在氣氛保護(hù)條件下完成，保護(hù)氣體為氬氣或氮?dú)猓瑹?結(jié)溫度為900?1350°C，保溫30?240分鐘，燒結(jié)后將燒結(jié)體制成粉末，即為耐磨合金成 品。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金的制備工藝，其特征在于： 在納米級(jí)陶瓷粉料配制的膠液中，開(kāi)始時(shí)緩慢攪拌的轉(zhuǎn)速是80?120轉(zhuǎn)/min ;加入全部金 屬粉料后，將攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到300?600轉(zhuǎn)/min。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金的制備工藝，其特征在于： 無(wú)水乙醇用量由粉料密度決定，一般每l〇〇g粉料加入無(wú)水乙醇150?300ml。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于耐磨鋼的納米復(fù)合耐磨合金的制備工藝，其特征在于： 超聲波震蕩的時(shí)間為15min，震蕩過(guò)程要求懸浮液液面不斷濺起液滴。
【文檔編號(hào)】C22C33/02GK104264029SQ201410535131
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】韓陽(yáng), 韓亞玲, 張愛(ài)玲, 張志濤, 毛亞男, 劉偉男 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)