[发明专利]一种碳化钨陶瓷/耐热合金基耐热、耐磨复合材料的制备方法

说明书

所属技术领域：

本发明属合金材料制造技术领域，具体涉及一种碳化钨陶瓷/耐热合金基耐热、耐磨复合材料的制备方法。

背景技术：

碳化钨陶瓷(主要为Co-WC硬质合金)由于具有高硬度、耐磨、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，广泛应用于金属加工、矿山开采等领域，但碳化钨陶瓷制造成本高，脆性较大，不宜用于受冲击力较大的易磨损件。此外，随着我国工业的飞速发展，碳化钨陶瓷的应用范围和用量也在逐年增多，各种报废的碳化钨陶瓷工具如钻头、铣刀、铰刀、车刀等以及制备工具时的料头也相应增多；由于目前碳化钨陶瓷回收再造工艺存在能耗大、设备复杂、环境污染严重等问题，故报废的碳化钨陶瓷没有得到充分有效地利用，而这些报废的碳化钨陶瓷经过简单的切割加工可制成耐热耐磨复合材料所需的增强相。因此，利用回收报废的碳化钨陶瓷作为增强相制备耐热、耐磨复合材料，一方面可以为国家节约能源、保护环境，另一方面也可大大降低复合材料的制造成本。

通过复合制备技术将碳化钨陶瓷废料与韧性好、强度高、价格低廉的铁基合金复合，制备表层耐热、耐磨的复合材料，获得碳化钨陶瓷的高硬度、高耐热、耐磨性的同时具有较高的强度和良好的韧性，且可以节约昂贵的碳化钨陶瓷，降低耐热、耐磨零件的成本，扩大碳化钨陶瓷的应用范围。

虽然一些碳化钨陶瓷/铁基复合材料产品已经在工业中开始应用，并取得了一定的经济效益，但由于仍存在以下问题限制了其使用范围。(1)由于碳化钨陶瓷与铁基合金线(膨)胀系数相差悬殊，因此在界面会产生较大的残余应力，在随后的热处理和使用过程中，工件容易开裂，特别是随着碳化钨陶瓷体积分数的增大，残余应力也相应增大，导致复合材料在制备、热处理和使用过程中经常开裂，更无法制备具有高体积分数(大于30％)增强相的高耐热、耐磨复合材料。(2)在制备过程中，由于界面处碳化钨陶瓷的熔化以及元素的相互扩散，会形成含有大块状脆性η相(Fe₃W₃C，Co₃W₃C，或(Fe，Co)₃W₃C等)区域，该区域常常是工件发生开裂的裂纹萌生源。因此，制备韧性好、防止开裂的碳化钨陶瓷/耐热合金基耐热、耐磨复合材料及其制备技术急需提高。

发明内容：

为实现碳化钨陶瓷回收和再制造，并克服上述耐热、耐磨复合材料制备技术的现有缺点，本发明的目的是提供一种碳化钨陶瓷/耐热合金基耐热、耐磨复合材料的制备方法。

为了达到上述目的，本发明的一种碳化钨陶瓷/耐热合金基耐热、耐磨复合材料的制备方法是将碳化钨陶瓷废料经过切割加工制成碳化钨陶瓷/耐热合金基增强体，然后在增强体的一端焊接铁钉，再在铁钉的表面镀金属缓冲层；根据耐热、耐磨易损件的工况，设计碳化钨陶瓷/耐热合金的形状、尺寸、排列方式和体积分数，制作易磨损件模型上安插碳化钨陶瓷的盲孔，将制备好的碳化钨陶瓷/耐热合金插入易磨损件模型中，浇铸成型后，取出铸件，切除铁钉，用金刚石砂轮把工作面打磨平整，然后对工件进行热处理。

附图说明：

图1为碳化钨陶瓷和铁钉钎焊装夹示意图。

图2(a)为耐热合金电镀金属镀层后的结构示意图。

图2(b)为图2(a)的A-A剖面图。

图3为磨煤机衬瓦的易磨损件模型示意图。

图4为碳化钨陶瓷和磨煤机衬瓦模型装配图。

图5为耐热、耐磨复合材料磨煤机衬瓦的成品结构图。

图中(1)为碳化钨陶瓷废料，(2)为铁钉，(3)为焊料，(4)为专用夹具，(5)为金属镀层，(6)为易磨损件模型，(7)为盲孔，(8)为耐热、耐磨复合材料磨煤机衬瓦的成品。

本发明的具体实施方式：

一种碳化钨陶瓷/耐热合金基耐热、耐磨复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将碳化钨陶瓷废料(1)经过切割加工制成所需形状和尺寸的碳化钨陶瓷/耐热合金基增强体，除油后进行喷砂处理，最后进行清洗；

步骤2，对步骤1处理过的碳化钨陶瓷/耐热合金基增强体的一端焊接铁钉(2)，焊接采用真空钎焊工艺，钎焊料(3)选用厚度0.2～0.5mm的高熔点箔状钎料BCu81Ni；