[发明专利]一种铲斗斗齿用耐磨耐腐蚀合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金技术领域，具体涉及一种铲斗斗齿用耐磨耐腐蚀合金及其制备方法。

背景技术

铲斗即指安装在挖掘机用于挖掘的部件，也叫挖斗，铲斗属结构件类产品，由齿座板、底板、边板、墙板、挂耳板、背板、斗耳板、斗耳套、斗齿、齿座、护板或斗角等零配件组成。

挖掘机斗齿是挖掘机上的重要部件，类似于人的牙齿，也是易损件，是由齿座和齿尖组成的组合斗齿，二者靠销轴连接。斗齿在不同的工作条件下服役受到不同程度的磨损和冲击，而发生不同程度、不同形式的失效。

齿尖部位首先接触物料表面时，由于速度较快，斗齿尖部分受到较强烈的冲击。若斗齿的屈服强度低，将会在尖部产生塑性变形。随着挖掘深度的加大，斗齿受力情况会有所改变。当斗齿切割物料时，斗齿与物料发生相对运动，在表面产生很大的正挤压力，从而在斗齿工作面和物料之间产生较大的摩擦力。如果物料为较硬的岩石块、混凝土等，不仅产生很大的摩擦力，还会产生高温，这个过程反复作用的结果是在斗齿工作面产生不同程度的表面磨损，进而产生深度较大的犁沟。同时，挖掘中常常会遇到易腐蚀的物质，使得齿尖腐蚀成蜂窝状，则大大减少了其使用寿命。

目前，大部分斗齿在正常工作条件下仅使用3天（大约36h左右）便失效，浪费了大量的人力物力。因此如何克服现有技术的不足是目前合金技术领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种铲斗斗齿用耐磨耐腐蚀合金及其制备方法，该合金具有良好的耐磨性组织，硬度高，韧性好，热强性好，易于推广应用。

本发明采用的技术方案如下：

一种铲斗斗齿用耐磨耐腐蚀合金，其特征在于，包括按照重量百分数计的如下组分：钨70-75%、铬3-5%、硅1-2%、锶1.1-2.2%、钒1.7-2.2%、钴2-3%、锰0.8-2%、铈0.2-0.3%，余量为辅料；

其中所述的辅料包括石墨烯、纳米二氧化钛和纳米氧化铝，所述的石墨烯、纳米二氧化钛和纳米氧化铝的质量比为3:1-1.2:1.5-1.8。

进一步，优选的是所述的铲斗斗齿用耐磨耐腐蚀合金，包括按照重量百分数计的如下组分：钨72%、铬3%、硅1%、锶1.5%、钒1.9%、钴2%、锰1%、铈0.27%、余量为辅料；

其中所述的辅料包括石墨烯、纳米二氧化钛和纳米氧化铝，所述的石墨烯、纳米二氧化钛和纳米氧化铝的质量比为3:1:1.5。

进一步，优选的是所述的铲斗斗齿用耐磨耐腐蚀合金，包括按照重量百分数计的如下组分：钨74%、铬5%、硅1.5%、锶2%、钒2.2%、钴3%、锰2%、铈0.23%、余量为辅料；

其中所述的辅料包括石墨烯、纳米二氧化钛和纳米氧化铝，所述的石墨烯、纳米二氧化钛和纳米氧化铝的质量比为3:1.1:1.7。

本发明还提供一种铲斗斗齿用耐磨耐腐蚀合金的制备方法，包括如下步骤：

步骤（1），先将除稀土铈和辅料以外的原料（即钨、铬、硅、锶、钒、钴和锰）混合，搅拌至混合均匀，然后在真空中频感应电炉熔炼，再浇注铸锭，碾磨成纳米合金粉；

步骤（2），将石墨烯、纳米二氧化钛和纳米氧化铝加热到2000-2100℃，保持温度5-10min后，向其中加入步骤（1）制得的纳米合金粉，保持温度0.3-0.5h，同时不断搅拌至混合均匀，然后采用稀土铈进行孕育处理，再在1520-1560℃下浇注铸件，接着在800-880℃油冷淬火，然后150-190℃低温回火，冷却，即得。

进一步，优选的是所述的铲斗斗齿用耐磨耐腐蚀合金的制备方法，包括如下步骤：

步骤（1），先将除稀土铈和辅料以外的原料混合，搅拌至混合均匀，然后在真空中频感应电炉熔炼，再浇注铸锭，碾磨成纳米合金粉；

步骤（2），将石墨烯、纳米二氧化钛和纳米氧化铝加热到2050-2070℃后，保持温度8min后，向其中加入步骤（1）制得的纳米合金粉，保持温度0.4h，同时搅拌至混合均匀后，然后采用稀土铈进行孕育处理，再在1540-1550℃下浇注铸件，接着在820-850℃油冷淬火，然后170-180℃低温回火，冷却，即得。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

（1）本发明制备方法简单，制得的铲斗斗齿用耐磨耐腐蚀合金具有良好的耐磨性组织，硬度高，韧性好，热强性好，易于推广应用；

（2）本发明采用的纳米二氧化钛和纳米氧化铝，能随着石墨烯及纳米合金粉进行扩散，均匀地分布于整个熔体中，有效地防止了碳化铝的聚集长大。