本發(fā)明涉及一種復(fù)合耐磨材料的制備方法，屬于耐磨材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

磨損是預(yù)制件產(chǎn)生失效的一種最基本的類型，目前普遍存在于冶金、礦山、火電、機械、水泥、煤礦等許多行業(yè)。這造成了原材料的極大浪費和能源的巨大的消耗，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年消耗金屬耐磨材料高達500萬噸以上?？梢娞岣邫C械設(shè)備及零件部件的耐磨性能，可以有效減少能源的消耗，也可以提高勞動生產(chǎn)率。

目前，研究最多的是以氧化鋁，碳化硅，碳化鎢陶瓷顆粒為骨料，合金粉末或基體金屬粉末為填充劑，選擇合適的粘結(jié)劑，壓制成型，制成預(yù)制塊，烘干，在真空燒結(jié)爐內(nèi)熔化合金粉末、基體金屬粉末，把陶瓷顆粒粘接成多孔的陶瓷預(yù)制體。然后再澆鑄基體金屬液。在澆鑄基體金屬液時，合金粉末熔化，金屬液填充至該合金粉末的孔隙中，這樣的預(yù)制體是靠粘接劑粘接成型易脆裂、易剝落?？紫毒鶆蛐圆睿跐茶T基體金屬液時，基體金屬液滲透不透徹，不均勻，陶瓷顆粒和基體金屬液的粘結(jié)性較差，從而導(dǎo)致耐磨性能較差，抗沖擊性能差，其次，合金粉末價格昂貴，導(dǎo)致制造成本高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有的耐磨材料中陶瓷顆粒與基體金屬液的粘結(jié)性較差，從而導(dǎo)致耐磨性能和抗沖擊性能較差的問題，本發(fā)明首先將廢棄陶瓷、碳化硅等物質(zhì)進行混合球磨，得到混合粉末，再將純銅熔融后，與鋁、鐵等金屬進行混合加熱，得到混合金屬液體，接著將其與混合粉末進行混合澆鑄，經(jīng)淬火，加熱升溫、再淬火，得到固體，最后對其進行電暈處理和真空燒結(jié)，得到復(fù)合耐磨材料。本發(fā)明制備的復(fù)合耐磨材料耐磨性能和抗沖擊性能好，便于工業(yè)運用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

（1）按重量份數(shù)計，分別選取30～40份廢棄陶瓷、5～10份碳化硅、6～8份二氧化鋯、3～5份微晶玻璃、2～4份炭黑和1～3份氮化鈦，按球料質(zhì)量比10:1將物料加入到球磨罐中，球磨20～30h后過100～120目篩，得混合粉末，備用；

（2）按質(zhì)量百分比計，分別選取6～10%Al、0.6～0.8%Fe、2.5～3.0%Nb、3.5～5.0%Mo、0.3～0.5%Ni、15～20%Mn、1～3%Zn，其余的為純銅，先將純銅放入石墨粘土坩堝中，再把坩堝放入電阻爐中，在高純氬氣的氣氛下加熱至1100～1200℃使銅熔融，隨后向液體銅中加入Al、Fe、Nb、Mo、Ni、Mn、Zn組分，繼續(xù)保溫?zé)崽幚?5～20min，得混合金屬液體；

（3）將上述混合金屬液體中加入步驟（1）備用的混合粉末，隨后立即澆鑄到模具中，冷卻至700～800℃出爐，用自來水淬火3～5min，淬火后再放入電阻爐中以10～15℃/min速率升溫至700～800℃，保溫5～10min后出爐，用自來水淬火至室溫，得固體；

（4）將上述固體放置于電暈放電儀上，處理電壓為50～70kV，每隔20～30s處理一次，每次處理5～10s，電暈處理3～5min后，將電暈處理后的固體放入真空氣氛燒結(jié)爐中，在1300～1500℃溫度下保溫?zé)Y(jié)20～25min，燒結(jié)后冷卻至室溫，得復(fù)合耐磨材料。

本發(fā)明制備的復(fù)合耐磨材料拉伸強度達到1250MPa以上，抗壓強度達到680MPa以上，沖擊韌性達到65J/cm²以上，摩擦系數(shù)為0.2～0.3，體積磨損低于1.95×10^-4cm³。

本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：

（1）本發(fā)明制備的復(fù)合耐磨材料耐磨性能高，摩擦系數(shù)為0.2～0.3，體積磨損低于1.95×10^-4cm³；

（2）本發(fā)明制備的復(fù)合耐磨材料基料之間的粘結(jié)性較好，提高了其抗沖擊強度，其沖擊韌性達到65J/cm²以上；

（3）本發(fā)明制備的復(fù)合耐磨材料制備工藝簡單，成本低廉，便于工業(yè)運用。

具體實施方式

首先按重量份數(shù)計，分別選取30～40份廢棄陶瓷、5～10份碳化硅、6～8份二氧化鋯、3～5份微晶玻璃、2～4份炭黑和1～3份氮化鈦，按球料質(zhì)量比10:1將物料加入到球磨罐中，球磨20～30h后過100～120目篩，得混合粉末，備用；再按質(zhì)量百分比計，分別選取6～10%Al、0.6～0.8%Fe、2.5～3.0%Nb、3.5～5.0%Mo、0.3～0.5%Ni、15～20%Mn、1～3%Zn，其余的為純銅，先將純銅放入石墨粘土坩堝中，再把坩堝放入電阻爐中，在高純氬氣的氣氛下加熱至1100～1200℃使銅熔融，隨后向液體銅中加入Al、Fe、Nb、Mo、Ni、Mn、Zn組分，繼續(xù)保溫?zé)崽幚?5～20min，得混合金屬液體；接著將上述混合金屬液體中加入備用的混合粉末，隨后立即澆鑄到模具中，冷卻至700～800℃出爐，用自來水淬火3～5min，淬火后再放入電阻爐中以10～15℃/min速率升溫至700～800℃，保溫5～10min后出爐，用自來水淬火至室溫，得固體；最后將上述固體放置于電暈放電儀上，處理電壓為50～70kV，每隔20～30s處理一次，每次處理5～10s，電暈處理3～5min后，將電暈處理后的固體放入真空氣氛燒結(jié)爐中，在1300～1500℃溫度下保溫?zé)Y(jié)20～25min，燒結(jié)后冷卻至室溫，得復(fù)合耐磨材料。

實例1

首先按重量份數(shù)計，分別選取40份廢棄陶瓷、10份碳化硅、8份二氧化鋯、5份微晶玻璃、4份炭黑和3份氮化鈦，按球料質(zhì)量比10:1將物料加入到球磨罐中，球磨30h后過120目篩，得混合粉末，備用；再按質(zhì)量百分比計，分別選取10%Al、0.8%Fe、3.0%Nb、5.0%Mo、0.5%Ni、20%Mn、3%Zn，其余的為純銅，先將純銅放入石墨粘土坩堝中，再把坩堝放入電阻爐中，在高純氬氣的氣氛下加熱至1200℃使銅熔融，隨后向液體銅中加入Al、Fe、Nb、Mo、Ni、Mn、Zn組分，繼續(xù)保溫?zé)崽幚?0min，得混合金屬液體；接著將上述混合金屬液體中加入備用的混合粉末，隨后立即澆鑄到模具中，冷卻至800℃出爐，用自來水淬火5min，淬火后再放入電阻爐中以15℃/min速率升溫至700℃，保溫10min后出爐，用自來水淬火至室溫，得固體；最后將上述固體放置于電暈放電儀上，處理電壓為70kV，每隔30s處理一次，每次處理10s，電暈處理5min后，將電暈處理后的固體放入真空氣氛燒結(jié)爐中，在1500℃溫度下保溫?zé)Y(jié)25min，燒結(jié)后冷卻至室溫，得復(fù)合耐磨材料。

本發(fā)明制備的復(fù)合耐磨材料拉伸強度達到1256MPa，抗壓強度達到685MPa，沖擊強度達到67J/cm²，摩擦系數(shù)為0.3，體積磨損為1.94×10^-4cm³。

實例2

首先按重量份數(shù)計，分別選取30份廢棄陶瓷、5份碳化硅、6份二氧化鋯、3份微晶玻璃、2份炭黑和1份氮化鈦，按球料質(zhì)量比10:1將物料加入到球磨罐中，球磨20h后過100目篩，得混合粉末，備用；再按質(zhì)量百分比計，分別選取10%Al、0.6%Fe、2.5%Nb、3.5%Mo、0.3%Ni、15%Mn、1%Zn，其余的為純銅，先將純銅放入石墨粘土坩堝中，再把坩堝放入電阻爐中，在高純氬氣的氣氛下加熱至1100℃使銅熔融，隨后向液體銅中加入Al、Fe、Nb、Mo、Ni、Mn、Zn組分，繼續(xù)保溫?zé)崽幚?5min，得混合金屬液體；接著將上述混合金屬液體中加入備用的混合粉末，隨后立即澆鑄到模具中，冷卻至700℃出爐，用自來水淬火3min，淬火后再放入電阻爐中以10℃/min速率升溫至800℃，保溫5min后出爐，用自來水淬火至室溫，得固體；最后將上述固體放置于電暈放電儀上，處理電壓為50kV，每隔20s處理一次，每次處理5s，電暈處理3min后，將電暈處理后的固體放入真空氣氛燒結(jié)爐中，在1300℃溫度下保溫?zé)Y(jié)20min，燒結(jié)后冷卻至室溫，得復(fù)合耐磨材料。

本發(fā)明制備的復(fù)合耐磨材料拉伸強度達到1257MPa，抗壓強度達到687MPa，沖擊強度達到69J/cm²，摩擦系數(shù)為0.2，體積磨損為1.85×10^-4cm³。

實例3

首先按重量份數(shù)計，分別選取35份廢棄陶瓷、7份碳化硅、7份二氧化鋯、4份微晶玻璃、3份炭黑和2份氮化鈦，按球料質(zhì)量比10:1將物料加入到球磨罐中，球磨25h后過110目篩，得混合粉末，備用；再按質(zhì)量百分比計，分別選取7%Al、0.7%Fe、2.7%Nb、4.2%Mo、0.4%Ni、17%Mn、2%Zn，其余的為純銅，先將純銅放入石墨粘土坩堝中，再把坩堝放入電阻爐中，在高純氬氣的氣氛下加熱至1150℃使銅熔融，隨后向液體銅中加入Al、Fe、Nb、Mo、Ni、Mn、Zn組分，繼續(xù)保溫?zé)崽幚?7min，得混合金屬液體；接著將上述混合金屬液體中加入備用的混合粉末，隨后立即澆鑄到模具中，冷卻至750℃出爐，用自來水淬火4min，淬火后再放入電阻爐中以12℃/min速率升溫至750℃，保溫7min后出爐，用自來水淬火至室溫，得固體；最后將上述固體放置于電暈放電儀上，處理電壓為60kV，每隔25s處理一次，每次處理7s，電暈處理4min后，將電暈處理后的固體放入真空氣氛燒結(jié)爐中，在1350℃溫度下保溫?zé)Y(jié)22min，燒結(jié)后冷卻至室溫，得復(fù)合耐磨材料。

本發(fā)明制備的復(fù)合耐磨材料拉伸強度達到1253MPa，抗壓強度達到684MPa，沖擊強度達到64J/cm²，摩擦系數(shù)為0.2，體積磨損低于1.84×10^-4cm³。