[实用新型]金属中镶嵌陶瓷的耐磨构件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种在金属基体上镶嵌陶瓷的复合耐磨构件，属于复合材料技术领域。

背景技术

在冶金、电力、建材、机械、化工等行业，大多采用高锰钢和耐磨合金等制作耐磨衬板。虽然金属材料制成的衬板具有良好的强韧性，但这种衬板重量大，硬度低，耐磨性能差，寿命短，频繁更换衬板不仅降低了设备的利用率，而且增加了成本和工人的劳动强度。开发新型耐磨材料，提高构件的抗磨性能，是工业领域普遍关注的问题。

目前用金属材料制造耐磨衬板常用铸造或者堆焊技术，如中国专利公开号为CN1099075的发明专利公开了采用铸造方法生产高强度高铬铸铁衬板的方法。堆焊技术则是将耐磨材料熔敷到低碳钢等基板上制成复合耐磨钢板，如1996年《焊接技术》杂志刊登的论文“加粉堆焊工艺及耐磨堆焊复合钢板的应用”，介绍了复合耐磨钢板的一种制备技术。

与金属材料和高分子材料相比，陶瓷材料具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗氧化等性能优点。但是，脆性是陶瓷材料的一个致命弱点。因此，陶瓷材料只适于冲击载荷不大的工况。如中国专利公开号为CN2691774的实用新型专利“焊接式耐磨陶瓷片”，其陶瓷片由氧化铝粉经高温烧制工艺制作，在陶瓷片的中部设有1-2个圆锥形焊接孔，采用塞焊工艺连接到耐磨构件上，若干块连接形成整体。该专利解决了将陶瓷片粘贴于磨损表面，使用中容易脱落的问题。

用金属材料制作的耐磨件韧塑性好，能够承受冲击，但硬度较低，耐磨性较差。陶瓷材料虽然硬度高，耐磨性能优良，但韧性差，易碎。如果把两者结合起来制成复合材料，可以充分发挥两者各自的优点，达到既耐磨，又抗冲击的目的。如中国专利公开号为CN101024556A的发明专利“一种金属陶瓷耐磨复合材料及制备方法”，该专利以金属耐磨板为基体，在钢板上凿孔，将耐磨陶瓷材料镶嵌在钢板孔内，陶瓷的形状是球形、半球形、球柱形、圆柱形、圆锥形或多边形等。陶瓷和基体之间的间隙用有机或者无机胶做粘接剂填充。该专利提出的金属陶瓷耐磨复合材料仅通过粘接剂将金属与陶瓷连接起来，且陶瓷块截面单一，在粘接剂因老化失效，或者受到交变冲击载荷作用后，陶瓷容易脱落，降低构件的抗磨性能。

随着机械零部件使用工况的日益苛刻，如磨损、腐蚀、高温等，对低成本、使用方便、生产效率高、性能优异的耐磨材料的需求也更加迫切。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有金属陶瓷复合材料中金属与陶瓷仅通过粘接剂连接，粘接剂老化，寿命短，受交变冲击载荷作用，耐磨陶瓷块容易脱落等问题，而提供一种金属中镶嵌陶瓷的耐磨构件。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种金属中镶嵌陶瓷的耐磨构件，它包括耐磨陶瓷块、底板、带通孔的基板，耐磨陶瓷块镶嵌在基板的通孔内，基板安装在底板上，其特征是，耐磨陶瓷块包括工作段和定位段，两段的横截面形状相同，定位段的横截面积大于工作段的横截面积，耐磨陶瓷块通过定位段与底板连接，基板的通孔与耐磨陶瓷块的工作段和定位段相匹配，或者基板的通孔仅与耐磨陶瓷块的工作段匹配。

耐磨陶瓷块工作段和定位段的横截面是圆形或椭圆形或三角形或四边形或五边形或六边形或七边形或八边形，优先选用圆形横截面。陶瓷耐磨块的结构优先选用直径不同的两个同轴圆柱体的组合体，直径较小的圆柱体为工作段，其高度为3-20mm，直径不小于2mm；直径较大的圆柱体为定位段，其高度为1-8mm，直径不小于3mm，且比工作段的直径大1mm以上。耐磨陶瓷块的材质为氧化铝陶瓷、氧化镁陶瓷、氧化锆陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷、塞隆陶瓷中的任意一种，优先选用氧化铝陶瓷。

基板的材质选用低碳钢、中碳钢、高碳钢、低合金钢、不锈钢、耐热钢中的任意一种，基板上设有与耐磨陶瓷块相匹配的通孔。通孔在基板上均匀分布，相邻通孔边缘之间的最小间距不小于0.8mm。基板的厚度与耐磨陶瓷块工作段高度相等或与耐磨陶瓷块工作段和定位段高度之和相等。基板的厚度与耐磨陶瓷块工作段和定位段高度之和相同时，见附图1，基板上所开孔为不等直径的两个同轴通孔的组合，孔径与耐磨陶瓷块两段的相应直径匹配；基板厚度与耐磨陶瓷块工作段高度相等时，见附图3，基板上所开孔的直径与耐磨陶瓷块工作段的直径匹配。采用粘接方法在基体通孔内镶嵌陶瓷块时，通孔的直径按耐磨陶瓷块与通孔之间保持0.1-5.0mm的均匀间隙确定；采用热装方法在基板通孔内镶嵌陶瓷块时，通孔形状与耐磨陶瓷块形状相同，通孔的直径比耐磨陶瓷块的相应直径小0.1-0.6mm。