[发明专利]一种复合耐磨管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及物料输送管道系统中的耐磨管的制备，特别是一种复合耐磨管的制备方法，该方法制备的复合耐磨管，其中含有柱状硬质点，实现了耐磨性与强韧性的有机统一，使得耐磨管的整体性能显著提高。

背景技术

在矿山、冶金、电力、煤炭等行业中，物料的远距离强力输送非常普遍，输送管道既要承受很大的压力，又要经受严重的磨损，这就对输送管道材料提出了很高的要求，应同时具有优异的耐磨性能和高的强韧性能。单一材料显然无法克服耐磨性与强韧性这一对矛盾。这种管道经过一段时间的使用后其内壁不间断地受到输送物料的碰撞和摩擦，从而导致管道实效。使用寿命短、更换频繁是单一材料管道难以克服的缺点。因此，必须采用复合材料才有可能适应物料输送的严酷工况。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种复合耐磨管的制备方法，采用该方法制备的复合耐磨管，其中含有高强韧、高耐磨的柱状硬质点，该柱状硬质相在基体内原位生成，并与基体形成冶金结合，使复合耐磨管既具有基体金属的高强度和高韧性，又具有硬质相的高硬度和高抗磨性，能够同时承受高压和强烈磨损，具有使用寿命长、价格低廉的特点。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种复合耐磨管的制备方法，其特征在于，该方法将合金粉芯棒材扎制成捆，布置于耐磨管的铸型型腔内，合金粉芯棒材捆占耐磨管总体积的20％～60％，然后把熔化的基体金属液浇入耐磨管的铸型型腔内，在基体金属的热作用下，合金粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素与基体金属液产生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组织，最后冷却凝固形成棒状硬质相与基体金属冶金过渡结合融为一体，制成以高韧性高强度的金属为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点的复合耐磨管。

本发明制备的复合耐磨管具有以下优点：

1、由于采用合金粉芯棒材，内部填充合金粉末，在基体金属液的高温作用下，合金粉芯棒材中的合金粉末烧结、溶解、扩散，与基体金属液发生冶金化合反应，同时由于合金粉末的吸热作用，降低了局部的温度，缩短了结晶过程，阻碍了合金元素的进一步扩散，从而使合金元素在原位富集，晶粒显著细化，析出大量弥散的高硬度的硬质化合物，凝固后便形成了镶嵌在基体金属中的宏观上呈棒状的硬质相，并与基体金属形成良好的冶金过渡结合，界面结合牢固，解决了硬质相脱落、碎裂的难题，耐磨性与韧性有机统一，整体性能显著提高。

2、合金粉末可根据工件的使用要求进行配比，成分可调，适应范围广。

3、由于合金粉芯棒材不含粘结剂等杂质，因此不会产生夹渣、气孔等缺陷，内部组织优良。

4、本发明的复合成型工艺可控性强、成品率高、生产质量稳定，便于大规模生产。

5、柱状硬质点为整体原位反应生成，避免其他机械复合工艺过程中的常常出现的开裂现象和使用过程中的脱落现象。

6、根据管道使用工况，柱状硬质点在基体中的比例可调，并分布均匀；

7、根据管道的结构形式，可以制备直管、弯管、三通管、四通管以及异型管等，并实现区域复合、表面复合或整体复合；

8、根据输送介质，可调整柱状硬质点的直径大小和分布间距，适应不同行业的需求。

附图说明

图1是本发明的复合耐磨管制备示意图；

图2是复合耐磨管结构主视图(剖视图)；

图3是复合耐磨管结构俯视图(剖视图)。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

参见附图，按照本发明的技术方案，选择一定直径和合金粉末配比的合金粉芯棒材1扎制成捆，在合金粉芯棒材1的芯部装入合金粉末，布置于耐磨管的铸型型腔内，然后将熔化的基体金属液3浇入外模型管与内模型管之间的铸型2的型腔内，基体金属液3对合金粉芯棒1进行加热、烧结、溶渗甚至溶解，大量合金元素与基体金属液3产生冶金化合反应，合金粉芯棒材1中的合金粉金属元素在基体金属液中进行短程扩散，在原位生成高度弥散的合金组织，在基体金属中形成冶金结合的高硬度棒状硬质点4，形成以高韧性高强度的金属为基体、内含一定数量的冶金结合的棒状高硬度质点的复合耐磨管。

上述合金粉芯棒材1直径为Φ1mm～Φ5mm，其外皮为低碳钢管壁厚为0.1～1mm，芯部为粒度为50～200目的合金粉末。

上述合金粉芯棒材1芯部的合金粉末由高碳铬铁粉构成，根据需要可添加钼铁粉、钨铁粉、硅铁粉、锰铁粉等合金粉。