本發(fā)明涉及一種復合型耐磨產(chǎn)品，尤其是涉及一種金屬基體和硬質(zhì)耐磨材料的復合耐磨襯板及其制造方法。

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背景技術(shù)：
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工業(yè)領(lǐng)域中使用的耐磨材料與耐磨產(chǎn)品通常分為金屬耐磨材料與非金屬耐磨材料兩種，金屬耐磨材料通常表現(xiàn)為硬質(zhì)合金材料，而非金屬耐磨材料則通常表現(xiàn)為軟體耐磨材料和晶體硬質(zhì)耐磨材料。在工業(yè)領(lǐng)域中用量最大的耐磨材料是金屬硬質(zhì)耐磨合金材料和非金屬類的晶體硬質(zhì)耐磨材料，這兩類耐磨材料的共同特點都是硬質(zhì)耐磨材料，硬度很高，耐磨性能好，但易碎，塑韌性差，不抗沖擊。極大的限制了此類耐磨材料的應用范圍。

為了解決耐磨性與塑韌性的矛盾問題，出現(xiàn)了將韌性金屬基體與硬質(zhì)耐磨材料進行復合的生產(chǎn)工藝，輸出了各種耐磨復合材料與復合制造工藝。

但由于金屬基體與硬質(zhì)耐磨材料物理與化學性質(zhì)的差異，使兩者有效的融合在一起是非常困難的，因為大多數(shù)的常用金屬材料與硬質(zhì)耐磨材料不具備相互浸潤性，即使有個別金屬可以與硬質(zhì)耐磨材料浸潤，但由于這類金屬的耐磨性有限及制造成本超高，不適合產(chǎn)業(yè)化推廣。

現(xiàn)有技術(shù)中的金屬基體與硬質(zhì)耐磨材料的復合耐磨襯板有以下幾種：

1.金屬類硬質(zhì)合金耐磨材料在金屬基體上的復合通常采用焊接的方式，這種方式不能從根本上解決沖擊性問題。

2.鑄造方法。采用鑄造方法成型后的產(chǎn)品內(nèi)，在硬質(zhì)耐磨材料周圍有大量空洞和隔離帶，硬質(zhì)耐磨材料也會產(chǎn)生大量熱裂紋形成制造缺陷，在此情況下受到?jīng)_擊時極易因缺陷擴展而使整個產(chǎn)品斷裂失效；

同時，鑄造后的金屬基體想要獲得較好的耐磨性必須經(jīng)過熱處理工藝，但硬質(zhì)耐磨材料由于自身的熱膨脹系數(shù)與收縮率較低，在急冷與急熱的條件下極易開裂破碎，不能起到耐磨的作用，使整體產(chǎn)品不能適用于熱處理工藝，也就不能提高基體的耐磨性，從而極大的降低了此類復合耐磨襯板的使用壽命。

3.采用膠水粘接或繼續(xù)連接的辦法，包含上述兩種方法的缺點。

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技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的在于提供一種硬質(zhì)耐磨材料融合在金屬耐磨材料中，可以進行熱處理的金屬基體和硬質(zhì)耐磨材料的復合耐磨襯板及其制造方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中金屬基體和硬質(zhì)耐磨材料復合而成的耐磨產(chǎn)品抗沖擊性和不便于熱處理導致耐磨性能不佳的問題。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：一種金屬基體和硬質(zhì)耐磨材料的復合耐磨襯板，包括金屬基體和硬質(zhì)耐磨材料，所述硬質(zhì)耐磨材料與金屬基體通過擠壓方式融合在一起，所述硬質(zhì)耐磨材料被包裹在金屬基體內(nèi)構(gòu)成復合耐磨產(chǎn)品。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：所述金屬基體為整體件，其上復合有多塊硬質(zhì)耐磨材料，所有硬質(zhì)耐磨材料和金屬基體均作為耐磨部件構(gòu)成復合耐磨襯板。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：一種金屬基體和硬質(zhì)耐磨材料的復合耐磨襯板的制造方法，包括如下步驟：

A. 金屬基體材料準備：將帶裝配部件的金屬基體材料準備好，加熱到塑性溫度待用；

B. 硬質(zhì)耐磨材料布料：將硬質(zhì)耐磨材料放入裝配部件，得到布好料的半成品；

C.成型準備：將布好料的半成品通過加熱方式升溫至金屬基體具有可塑性變形的塑性溫度；

D. 加壓成型：使用壓力設備或工藝對已加熱至塑性溫度的半成品加壓成型，得到復合耐磨襯板。

本發(fā)明的更進一步技術(shù)方案是：步驟A中所述金屬基體材料是采用機加工、鑄造、鍛造、沖壓、焊接方式中的一種或多種方式進行成型，所述裝配部位是通孔、沉孔、直孔、錐孔、直槽或斜槽中的一種或多種。

本發(fā)明的更進一步技術(shù)方案是：對所述步驟D獲得的復合耐磨襯板進行熱處理。

本發(fā)明的有益效果是：由于采用擠壓工藝，利用兩種材料常溫或高溫條件下的塑韌性與抗壓強度的差異，使一種材料通過壓力進入另一種材料基體內(nèi)的方法，同時在壓力的保證下，基體材料內(nèi)部的致密度不斷增加，可以緊密的包裹住壓入的硬質(zhì)耐磨材料，不但消除了空洞、裂紋等缺陷，消除了潛在的失效問題，而且對細化基體晶粒度起到一定的作用，為同時提高基體材料的強度與塑韌性起到重要作用；被壓入的材料尤其是硬質(zhì)耐磨材料由于有基體材料的保護，在遇到急冷或者急熱的情況下，溫度導入至被壓入材料時是緩慢升溫或者降溫的，這樣有效的避免了硬質(zhì)耐磨材料的開裂，保證其原有的物理性能（如耐磨性）；從而實現(xiàn)了硬質(zhì)耐磨材料在金屬耐磨材料的表面復合的復合耐磨襯板可以實現(xiàn)各種熱處理方式，提高了基體材料的耐磨性，從而整體提高復合耐磨產(chǎn)品的耐磨性，整體提高了最終產(chǎn)品的使用壽命；本發(fā)明所述金屬基體和硬質(zhì)耐磨材料的復合耐磨襯板具有高耐磨性、高抗沖擊性、適用于高磨損等復雜工況，并可以通過工藝控制實現(xiàn)各類形狀與規(guī)格的耐磨成品的制造，相對傳統(tǒng)耐磨產(chǎn)品來說可提高其綜合使用壽命。

【具體實施方式】

本發(fā)明涉及一種金屬基體和硬質(zhì)耐磨材料的復合耐磨襯板及其制造方法，所述金屬基體和硬質(zhì)耐磨材料的復合耐磨襯板，包括金屬基體和硬質(zhì)耐磨材料，所述硬質(zhì)耐磨材料與金屬基體通過擠壓方式融合在一起，硬質(zhì)耐磨材料被包裹在金屬基體內(nèi)構(gòu)成復合耐磨產(chǎn)品。

通過擠壓方式將金屬基體材料與硬質(zhì)耐磨材料復合在一起，通過擠壓加工后的金屬基體致密度提高，晶粒度得到有效細化，而硬質(zhì)耐磨材料又可以有效的包裹在基體材料內(nèi)，起到關(guān)鍵的防磨作用，同時可具備熱處理的性能，整體提高耐磨產(chǎn)品的使用壽命。將金屬與非金屬材料復合后，不但得到了保留金屬塑韌性且優(yōu)于金屬耐磨材料的復合材料與產(chǎn)品，同時由于非金屬材料的密度遠低于金屬材料，所以使整體產(chǎn)品實現(xiàn)了輕量化設計，在設備運行時可以大大的降低能耗，為使用企業(yè)節(jié)省了能耗成本。

所述金屬基體為整體件，其上復合有多塊硬質(zhì)耐磨材料，所有硬質(zhì)耐磨材料和金屬基體均作為耐磨部件構(gòu)成復合耐磨襯板。耐磨襯板根據(jù)使用場合的不同，需要不同體積和形狀，比如磨機襯板、礦槽襯板、料斗襯板、溜槽襯板、落料襯板等，需要根據(jù)具體使用場合來設計襯板的尺寸和形狀，但這些場合都需要都是沖擊和磨損的工況，因此要好用并且耐用，都需要高抗沖擊性和高耐磨性。

為滿足上述要求，采用所述擠壓方式的一種金屬基體和硬質(zhì)耐磨材料的復合耐磨襯板的制造方法，包括如下步驟：

A. 金屬基體材料準備：將帶裝配部件的金屬基體材料準備好，加熱到塑性溫度待用；使金屬基體材料獲得較好的塑韌性，具備較好的塑性變形與軟化條件?？梢詾橛操|(zhì)耐磨材料的布料提供放置區(qū)域，同時可以通過控制外形或裝配部件的尺寸來滿足擠壓硬質(zhì)耐磨材料進入金屬基體的有效程度。

B. 硬質(zhì)耐磨材料布料：將硬質(zhì)耐磨材料放入裝配部件，得到布好料的半成品；硬質(zhì)耐磨材料主要指強度、硬度遠高于金屬基體材料的硬質(zhì)耐磨材料，且必須具備耐磨性能，例如金剛石、陶瓷、耐磨合金等耐磨材料。

C.成型準備：將布好料的半成品通過加熱方式升溫至金屬基體材料具有可塑性變形的塑性溫度；硬質(zhì)耐磨材料的成型溫度遠高于金屬材料的成型溫度，所以在金屬材料軟化時硬質(zhì)耐磨材料的強度與硬度基本保持與常溫相同的狀態(tài)。

D. 加壓成型：使用壓力設備或工藝對已加熱至塑性溫度的半成品加壓成型，得到復合耐磨產(chǎn)品。利用施加壓力使金屬基體材料完全將硬質(zhì)耐磨材料包裹??；壓力控制在硬質(zhì)耐磨材料的抗壓強度范圍內(nèi)；可通過加壓設備的的行程來控制擠壓力施加在半成品上的力度，保證了硬質(zhì)耐磨材料不會因受到較大擠壓力而破碎；還可以通過鍛模來實現(xiàn)鍛錘限位，以實現(xiàn)控制施加到半成品上的鍛打力度

步驟A中所述金屬基體材料是采用機加工、鑄造、鍛造、沖壓、焊接方式中的一種或多種方式進行成型，所述裝配部位是通孔、沉孔、直孔、錐孔、直槽或斜槽中的一種或多種。

本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：對所述步驟D獲得的復合耐磨產(chǎn)品進行熱處理。通過熱處理，進一步提高金屬基體的性能，從而整體提升復合耐磨產(chǎn)品的性能。

硬質(zhì)耐磨材料（尤指陶瓷材料）基本性能偏脆，無塑性變形能力，同時熱膨脹系數(shù)（及受熱后可膨脹的特性）與收縮率（冷卻時的收縮性能）較低，所以在受到急冷或者急熱時硬質(zhì)耐磨材料的內(nèi)外無法同時快速膨脹或收縮，在內(nèi)應力增加到臨界值時極易出現(xiàn)開裂破碎的現(xiàn)象，失去其使用性能，這一特性很大程度上限制了很多硬質(zhì)耐磨材料（尤指陶瓷材料）的金屬耐磨產(chǎn)品進行熱處理，最終影響到耐磨產(chǎn)品的整體使用壽命。

而此工藝通過壓力或者鍛造的方式可以將陶瓷緊密包裹金屬基體內(nèi)，在加熱時陶瓷材料可以不直接接觸熱源，避免急熱接觸，而是可以隨金屬基體導熱的過程中逐步升溫，金屬基體形成了有效的急熱隔熱層，從而實現(xiàn)了緩慢加熱的方式，同樣急冷過程同樣受到保護而進入一個緩慢冷卻的過程，而緩慢加熱與緩慢冷卻可以避免陶瓷材料的開裂與破碎；而且，因為金屬基體材料是在壓力下緊密包裹住了陶瓷材料，技術(shù)陶瓷材料出現(xiàn)微觀裂紋也會被包裹禮束縛，不會使裂紋繼續(xù)擴展成宏觀裂紋，并不影響陶瓷的宏觀耐磨性能。

所以，此工藝實現(xiàn)了金屬基體材料在熱處理過程中陶瓷材料并無損傷的效果，同時可以大幅度提高金屬基體材料的耐磨性，實際使用過程中金屬基體材料與陶瓷材料均發(fā)揮較高的耐磨性，使耐磨產(chǎn)品的整體使用壽命大幅度提高。

該制造方法也可以利用在傳統(tǒng)制造工藝上，在某個生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行設備的有效改造后，實現(xiàn)利用目前生產(chǎn)線制造附加值更高的產(chǎn)品，例如：在傳統(tǒng)軋制鋼板的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中加入壓力加工的工藝，是硬質(zhì)耐磨材料直接進入軋制的板材中，實現(xiàn)耐磨鋼板的批量生產(chǎn)，從而實現(xiàn)將普通鋼板直接深加工成耐磨鋼板，而耐磨鋼板的市值卻是普通鋼板市值的5-10倍。

該工藝制造的復合材料較大程度上節(jié)約了耐磨材料資源的消耗，同時可以利用其它行業(yè)的廢料或者邊角料，但依然保持較好耐磨性的廢料回收，用該工藝進行復合，實現(xiàn)資源再利用的節(jié)能環(huán)保的在循環(huán)制造產(chǎn)業(yè)鏈。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。