[发明专利]一种高锰钢基复合材料及制备得到的内锥

说明书

本申请公开一种高锰钢基复合材料及制备得到的内锥，制备工艺包括以下步骤：S1.将陶瓷基增强颗粒原料和金属基连接颗粒原料分别破碎后混匀，得到混合料；S2.将混合料置入模具后，将模具置于感应外场中进行压力烧结，得到预制体；S3.将预制体置入铸造型腔后，注入温度为1500‑1580℃的高锰钢熔液，其中预制体的孔隙率控制在38％‑42％，得到耐磨耐冲高锰钢基复合材料。通过控制原料的种类、用量比、原料粒径及烧成压力协同控制孔隙率，可提高高锰钢基复合材料的耐磨耐冲性，进一步延长其使用寿命。

技术领域

本申请涉及复合材料制备技术领域，特别涉及一种高锰钢基复合材料及制备得到的内锥。

背景技术

高锰钢为重要的耐磨零部件材料，高锰钢自身较软，但在强冲击或大压应力的作用下，其表层能迅速通过变形硬化，从而产生高硬度和高耐磨的表面层。高锰钢这一特殊的性能使其长期以来广泛应用于各种机械设备上，如破碎机锤头、挖掘机斗齿、铁路道岔等。“以柔克刚”是高锰钢成为重要耐磨材料的关键。

圆锥式破碎机广泛应用建材、矿山、冶金等领域石材破碎，内锥是圆锥式破碎机关键易损件，国内外生产内锥所用材料和工艺通常采用高锰钢整体铸造。

随着工业工况越来越复杂，耐磨锰钢的缺点逐渐暴露出来。比如在中、低冲击的服役条件下，高锰钢耐磨性能降低从而服役寿命较短，不能满足高端破碎粉磨装备的要求。

市面上有在高锰钢材料中设置预制体作为增强材料以提高复合材料的使用寿命，也有在高锰钢材料中引入硬质陶瓷微粉，如WC、TiC、VC等致密化微粉来增强材料的特性，但采用目前的制备方法得到的高锰钢增强体存在以下三个问题：1)增强体与基体界面结合性不好，结构不致密，导致耐磨性不够好；2)浇铸时预制体在高温金属液冲刷下易溃散；3)在浇铸充型时间短的情况下，热容量导致反应不完全，降低材料力学性能，从而使高锰钢基复合材料的耐磨度不高，通过以上得到的高锰钢基耐磨产品同样具有使用寿命短的缺陷。

发明内容

本申请的主要目的是提供一种高锰钢基复合材料及制备得到的内锥，旨在解决现有的复合材料内部缺结合性能低、力学性能差导致的产品耐磨性能低、使用寿命较短的技术问题。

为实现上述目的，本申请提出一种高锰钢基复合材料的制备工艺，包括以下步骤：

S1.将陶瓷基增强颗粒原料和金属基连接颗粒原料分别破碎后混匀，得到混合料；

S2.将混合料置入模具后，将模具置于感应外场中进行压力烧结，得到预制体；

S3.将预制体置入铸造型腔后，注入温度为1500-1580℃的高锰钢熔液，得到高锰钢基耐磨耐冲复合材料；

预制体的孔隙率为38％-42％。

将增强颗粒原料和连接颗粒原料采用球磨或其他方式破碎，将破碎后的原料均匀混制得到混合料；之后将混合料置入对应的模具中，模具可为方形结构或其他形状的模具，适应生产需求即可，之后再将模具和内部的混合料同步置于电磁感应外场中进行加热烧结，使预制体在浇铸时不宜被熔融金属液冲散；在烧结时需要提供压力，以控制混合料中的孔隙情况，孔隙率为38-42％，提供氨气气氛或惰性气体气氛，使最终制备得到的预制体具有更好的稳定性。将上述预制体放入铸造型腔中，注入高锰钢熔液时的热容量使高锰钢熔液通过孔隙渗入预制体中，通过反应形成高锰钢基复合材料构件界面结合性能好，从而提高耐磨耐冲性和使用寿命，该复合材料可以用于物料的破碎、研磨、等冲击、磨损条件。