專利名稱：制備TiC+Al₂O₃顆粒增強鋼基表面復合挖掘機鏟齒的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種TiC+Al203雙相顆粒增強鋼基表面復合挖掘機鏟齒的制備工藝，屬于顆粒增強鋼基復合材料領域。
背景技術：
鏟齒是挖掘機上主要的易損件。當前，國內外鏟齒仍然以由單一耐磨材料制成的整體鏟齒為主，復合鏟齒在市場中并不多見。
整體鏟齒的材質主要有高錳鋼Mnl3和Cr-Ni-Mo型馬氏體耐磨鋼。高錳鋼鏟齒因其生產工藝簡單、成本低和價格低廉而在國內外鏟齒市場中占有明顯的優(yōu)勢。然而，高錳鋼鏟齒的耐磨性并不理想，尤其是在中小型挖掘機上，由于其工作表面受到的沖擊能較低，導致加工硬化程度有限。所以，耐磨性較差。Cr-Ni-Mo型馬氏體合金鑄鋼具有強度高、硬度高和耐 磨性較好的特點，用其制造的鏟齒在小型挖掘機上展示出較好的使用性能。但是，Cr-Ni-Mo型馬氏體合金鑄鋼生產成本高，并且，難以應用于大型挖掘機。所以，在市場中占有的份額相對較小。為了改善鏟齒表面的耐磨性，提高其使用壽命，近年來，人們開展了大量的鏟齒表面改性處理方面的研究工作，即運用堆焊、等離子噴涂和激光熔覆等技術在鏟齒的工作表面上形成一層含有大量高硬度碳化物相的復合層。實踐發(fā)現高錳鋼表面經過改性處理后，鏟齒的使用壽命有了明顯地提高。然而，由于復合層與基體金屬之間的結合強度較低和兩者之間存在的內應力大使復合鏟齒在實際使用過程中經常出現復合層脫落和掉塊等現象，致使復合耐磨層難以有效發(fā)揮其作用。實際上，高錳鋼鏟齒和Cr-Ni-Mo型馬氏體耐磨鑄鋼鏟齒都屬于由單一材料制成的整體鏟齒。在這些材料的顯微組織中由于缺乏高硬度的耐磨顆?；蛟鰪娤嗟拇嬖?，鏟齒耐磨性能的提高是有限的，難以達到令人滿意的程度。要想獲得鏟齒使用壽命的顯著提高，通過在現有單一材料鏟齒的工作表面上形成含有大量高硬度的硬質顆?；蚰湍ハ嗟谋砻鎻秃蠈邮墙鉀Q問題的關鍵。因此，開發(fā)TiC+Al203雙相顆粒增強鋼基表面復合挖掘機鏟齒是非常必要的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種用廉價的合金粉末材料制備出耐磨性能優(yōu)異的TiC+Al203顆粒增強鋼基表面復合挖掘機鏟齒的工藝。將不同種類的合金粉末混合均勻后制成涂料，然后壓制成片。結合真空消失模鑄造技術V-EPC和SHS高溫自蔓延反應生成TiC+Al203增強顆粒，在鏟齒的工作表面上制備出一層厚度達3mm以上的以高硬度的TiC+Al203增強顆粒為主的、基本沒有組織缺陷的和與基體呈現冶金結合的高耐磨復合層。從而，顯著提高挖掘機鏟齒的耐磨性能和使用壽命。本發(fā)明的方法，是將鈦白粉、鐵鱗粉、鋁粉、鈦鐵粉、碳粉和有機粘結劑配制成合金粉末涂料，將合金粉末涂料壓制成片，并將其粘貼在挖掘機鏟齒泡沫塑料EPS模型的兩個工作齒面上；然后，外掛防粘砂涂料、烘干制備出鏟齒EPS模樣。在中頻感應電爐或電弧爐中熔煉鋼水，采用V-EPC真空消失模鑄造方法澆鑄成型。本發(fā)明具體步驟如下
(1)選取粒度200-350目鈦白粉、200-350目鐵鱗粉、200-350目鋁粉、200-350目碳粉和150-200目Ti-Fe粉，合金粉末的配比如表I所示；
表I.合合金粉末涂料配方(wt%)
權利要求
1.采用合金粉末壓片制備的TiC+Al203雙相顆粒增強鋼基表面復合挖掘機鏟齒的方法，其特征在于步驟如下 (1)合金粉末組成為200-350目鈦白粉20-30wt%、200-350目鐵鱗粉10_20wt%、200-350 目鋁粉 20-30wt%、200-350 目碳粉 5_15wt %和 150-200 目 Ti-Fe 粉 20_30wt% ; (2)合金粉末在球磨機中混合30-60min，料球比10:1;粉末混勻后，加入2-4%vol有機粘結劑制成合金粉末涂料； (3)將合金粉末涂料倒入成型模具中，在液壓機上壓制成厚度>3mm的薄片，壓片的長度和寬度尺寸與挖掘機鏟齒齒面的尺寸相對應；之后，將成形壓片充分烘干； (4)將壓片粘貼在挖掘機鏟齒泡沫塑料EPS模型的兩個工作齒面上；然后，整個EPS模樣外掛防粘砂涂料并烘干； (5)將干燥的EPS模樣連同澆冒口棒一起埋入V-EPC真空消失模鑄造轉用砂箱中，用40 50目的干石英砂填埋，然后，將之置于振實臺上振動緊實，砂箱表面用一層塑料薄膜覆蓋以密封，挖掘機鏟齒鋼鋼水在中頻感應電爐或電弧爐中熔煉，鋼水的化學成分為0· 3-0. 45wt%C, O. 8-1. 2Si%wt, I. 0-1. 5wt%Mn, O. 3-0. 5wt%Mo, 0. 6-0. 8wt%Cr,0.035wt, % 0. 035 wt %，當鋼水成分和溫度符合要求后，插鋁脫氧，并將鋼水澆入到砂箱中； (6)鏟齒鑄件冷卻到室溫后打掉澆冒口，并進行表面清砂處理； (7)鏟齒950°C奧氏體化，機油中淬火+250° C低溫回火，熱處理后復合層表面硬度HRC彡53，復合層中TiC+Al203雙相增強顆粒的體積百分數為彡30%vol, TiC和Al2O3顆粒均勻地分布在基體上。
全文摘要
本發(fā)明專利涉及一種制備TiC+Al2O3雙相顆粒增強鋼基表面復合挖掘機鏟齒的方法。本專利采用鈦白粉、鐵鱗粉、鋁粉、鈦鐵粉、碳粉和有機粘結劑配制成合金粉末涂料。將合金粉末涂料壓制成片，并將其粘貼在挖掘機鏟齒泡沫塑料EPS模型的兩個工作齒面上。然后，外掛防粘砂涂料、烘干制備出鏟齒EPS模樣。在中頻感應電爐或電弧爐中熔煉鋼水，采用V-EPC真空消失模鑄造方法澆鑄成型。本發(fā)明制備的顆粒增強鋼基表面復合挖掘機鏟齒經檢測復合層與鋼基體之間呈冶金結合。復合層組織致密，復合層厚度可達3mm以上。復合層表面硬度可達HRC≥53。與沒有進行表面復合的同類挖掘機鏟齒相比，其使用壽命可提高2-3倍。
文檔編號B22D19/08GK102921923SQ201210413508
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權日2012年10月25日
發(fā)明者郭長慶 申請人:江蘇大學