[发明专利]一种抗冲击耐磨复合衬板及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗冲击耐磨复合衬板，包括叠加的复合层和高锰钢层，复合层由纤维状增强体和高锰钢基体组成，纤维状增强体包括低碳钢过渡层、碳化物增强相、高韧性金属纤维和钢基体，碳化物增强相分布在高韧性金属纤维周围，低碳钢过渡层位于纤维状增强体的最外侧。本发明还公开了一种抗冲击耐磨复合衬板的制备方法，制备的抗冲击耐磨复合衬板由纤维增状强体、韧性金属纤维、碳化物增强相组成强韧化，发挥聚集碳化物增强相高模量、高硬度的作用，提高了衬板强度和耐磨性；纤维状增强体内连接的钢基体和高韧性金属纤维可提高衬板损伤容限，改善韧性；低碳钢过渡层内外均为同质钢基体，宏观界面结合良好，可以有效提高传递载荷，释放应力。

技术领域

本发明属于耐磨材料技术领域，涉及一种抗冲击耐磨复合衬板及其制备方法。

背景技术

耐磨衬板广泛应用于冶金、矿山、建材、化工等工业领域。随着相关装备大型化、高效化、高速化的发展，对衬板的使用性能提出更高的要求。例如，球磨机用衬板在服役时直接承受来自研磨体和物料的高冲击载荷和强磨损的作用，因此要求衬板不仅具有高的强度和良好的耐磨损，同时还必须具有优异的抗冲击性能。

目前，衬板的制备工艺主要为表面改性技术和熔铸复合工艺。表面改性技术主要是在合金钢(或高锰钢、高铬合金铸铁等)基材表面喷涂、堆焊耐磨层，进而来提高衬板表面的耐磨损性能和硬度。例如，专利《一种球磨机衬板耐磨涂层的制备方法》(201510431727.X)公开了一种采用超音速火焰喷涂技术在中碳合金耐磨钢(ZG42SiMnCr2MoRe)衬板基体上喷涂了厚度约为250μm-300μm的WC-Co耐磨层，衬板表面的硬度高于55HRC，韧性高于42J/cm²。尽管通过这种工艺可同时获得高的硬度和良好的韧性，但是由于衬板工作时震动极大且喷涂技术所获得的耐磨层的厚度较薄，极易导致耐磨层因冲击而发生脱落不仅没有达到球磨效果，而且会因为脱落耐磨层的作用进一步损坏物料和衬板基体，从而严重影响设备使用的寿命和安全性。熔铸复合工艺主要是将钢铁基体浇铸于预制陶瓷增强体构型中获得耐磨衬板。例如，专利《一种复合耐磨件的制备方法》(201510081534.6)公开了一种采用熔铸复合工艺将陶瓷增强体用粘结剂结合成整体，铺放到工件的工作面部位，然后浇注金属液，使陶瓷增强体与金属液互相渗透熔合，从而得到含有陶瓷增强体的金属基复合材料耐磨衬板。然而，对于熔铸复合工艺制备耐磨衬板依然存在如下两个问题：(i)当陶瓷增强体体积分数较高时，极易造成液态金属冷隔和缩松现象的产生，因此难以实现高体积分数陶瓷颗粒增强钢铁基复合材料耐磨衬板的制备；(ii)由于粘结剂在高温下易挥发产生气体，导致陶瓷增强体/基体界面存在孔洞等缺陷，降低了衬板的力学性能。

综上所述，目前，无论是表面改性技术还是熔铸复合工艺，对衬板耐磨性的提高都有一定限度，最关键的是随之带来的抗冲击性能的大幅降低。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种抗冲击耐磨复合衬板，解决了现有复合衬板韧性不好，抗冲击性差的问题。

本发明的另一个目的是提供一种抗冲击耐磨复合衬板的制备方法。

本发明所采用的第一技术方案是，一种抗冲击耐磨复合衬板，包括叠加的复合层和高锰钢层，复合层由纤维状增强体和高锰钢基体组成，纤维状增强体包括低碳钢过渡层、碳化物增强相、高韧性金属纤维和钢基体，碳化物增强相分布在高韧性金属纤维周围，低碳钢过渡层位于纤维状增强体的最外侧。

其中，碳化物增强相为TaC、NbC、TiC、V₈C₇中的一种或几种。

纤维状增强体3为Ta、Nb、Ti、V纤维中的一种或几种。

本发明所采用的第二技术方案是，一种抗冲击耐磨复合衬板的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，使用低碳钢带将金属丝、铁粉和石墨粉包裹成直径为1mm-2mm的金属纤维；

步骤2，将步骤1制备的金属纤维编织成纤维网预制体；