[发明专利]一种耐磨件、陶瓷金属复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种陶瓷金属复合材料及其制备方法，以及应用该陶瓷金属复合材料的耐磨件。

背景技术

混凝土输送泵可以实现混凝土的远距离输送，通过将混凝土输送至预定的施工地点进行浇注作业，包括泵车、车载泵、拖泵等类型。

在混凝土输送泵的泵送机构中，耐磨板安装在两个输送缸的进出料处，耐磨环安装在分配阀的进料处，在输送混凝土时，分配阀在摇摆机构的驱动下往复摆动，分配阀交替与两个输送缸连通实现混凝土的连续输送，在上述分配阀的动作过程中，耐磨环和耐磨板相互切割。耐磨板和耐磨环作为混凝土输送泵的关键易损零部件，其使用寿命一直是影响泵送设备整体品质的重要指标。

基于耐磨板和耐磨环的恶劣工况，要求耐磨板和耐磨环具有较高的耐磨性能和较高的抗冲击性能，所以制作软硬结合性能的复合材料一直是该耐磨件性能改进的热点。现有技术中，耐磨板和耐磨环的工作面多采用整块或分块硬质合金环作为支撑骨架，内外侧堆焊成型。但是，无论采用硬质合金整环或硬质合金块，在进行加工成型时，钎焊工艺的结合强度低，工艺性差，无法保证接头饱满，焊缝部分存在明显的薄弱环节（软基体），容易夹带沙粒而磨损失效；同时，硬质合金的抗冲击能力差，即使块状结合仍不足以避免工作面脆裂崩块失效，因此现有耐磨板和耐磨环的使用寿命较低。

因此，对耐磨板和耐磨板的材料和结构进行设计，使其具有较高的耐磨性能和较高的抗冲击性能，从而提高其使用寿命，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种陶瓷金属复合材料及其制备方法，应用该陶瓷金属复合材料的耐磨件，在耐磨件具有较高的耐磨性能的同时，保持较高的抗冲击性能，提高其使用寿命。

本发明提供了一种陶瓷金属复合材料，包括陶瓷骨架和金属基体，所述陶瓷骨架成三维网络结构，所述金属基体浸透复合在所述陶瓷骨架的网络结构中。

进一步地，所述陶瓷骨架由95wt%～85wt%的陶瓷颗粒和5wt%～15wt%的润湿剂烧结而成，其中，所述陶瓷颗粒为Al₂O₃粉末、ZrO₂粉末、TiC粉末、TiN粉末、WC粉末、SiC粉末、BC粉末、VC粉末，或者上述两种或两种以上材料的混合颗粒；所述金属基体为铸铁、铸钢或合金钢。

进一步地，按体积分数计，所述陶瓷金属复合材料由25%～75%陶瓷骨架和75%～25%的金属基体复合而成。

本发明提供一种陶瓷金属复合材料的制备方法，包括以下步骤：

制备三维网络结构的陶瓷骨架；将金属基体和所述陶瓷骨架置于成型模具中进行加热，加热温度高于所述金属基体的熔点温度50℃～120℃，保温冷却，金属基体浸透复合在所述陶瓷骨架的网络结构中得到所述陶瓷金属复合材料；其中，陶瓷骨架的体积分数在25%-75%之间，金属基体的体积分数在75%～25%之间。

在具体实施例中，陶瓷骨架可以采用有机泡沫浸渍工艺、发泡工艺、添加造孔剂工艺、溶胶-凝胶工艺或自蔓延高温合成工艺制备；所述金属基体与所述陶瓷骨架的复合采用压力浸渗工艺和无压浸渗工艺，其中，压力浸透工艺包括挤压铸造工艺和真空压力浸透工艺。

上述陶瓷金属复合材料中，金属基体浸透复合在陶瓷骨架的网络结构中制备三维网络陶瓷增强金属基复合材料，将耐磨性能优良的陶瓷与韧性、塑性良好的金属复合形成互穿结构存在于该复合材料中，通过陶瓷和金属的优良性能相互补充，获得综合性能优良的陶瓷金属复合材料，其具有较高的强度、韧性的同时，又具有较高的硬度、耐磨性能以及良好的抗冲击性能。

本发明提供一种耐磨件，应用于混凝土输送泵，采用上述的陶瓷金属复合材料加工而成，所述耐磨件为具有两个通孔的耐磨板或具有一个通孔的耐磨环。

本发明提供一种耐磨件，应用于混凝土输送泵，包括耐磨层和本体，所述耐磨层设置在所述本体上，所述耐磨层采用上述的陶瓷金属复合材料加工而成，所述耐磨件为具有两个通孔的耐磨板或具有一个通孔的耐磨环。

进一步地，所述耐磨层覆盖在本体的耐磨端面，或者，所述耐磨层镶嵌在所述耐磨板本体的耐磨端面。

进一步地，当所述耐磨件为耐磨板，所述耐磨层包括设置在所述本体的耐磨端面的第一耐磨层以及设置在两个所述通孔的内壁面的第二耐磨层，所述第一耐磨层和所述第二耐磨层一体成型或分体成型。