[发明专利]一种金属陶瓷板的制备工艺及金属陶瓷板

说明书

本发明提供的金属陶瓷板的制备工艺及金属陶瓷板，涉及耐磨材料制备技术领域，采用预热陶瓷颗粒与金属液随流混合后液锻复合的方式制成金属陶瓷板，通过将陶瓷颗粒入射至金属液中实现陶瓷颗粒与金属液的一次混合，压力装置对金属陶瓷混合液推动挤压实现陶瓷颗粒与金属液的二次混合，两次混合改善陶瓷颗粒与金属液的润湿性，在压力作用下，提高金属液对陶瓷颗粒的包裹强度，并使陶瓷颗粒在金属液中均匀弥散，避免团聚现象，陶瓷颗粒与金属的结合比传统铸造金属复合陶瓷更加紧密。并且液锻复合时通过对金属陶瓷混合液的挤压作用及恒压补缩，使得型腔内的金属陶瓷混合液填充更加到位和致密，进一步提高金属陶瓷板的强度和冲击韧性。

技术领域

本发明涉及耐磨材料制备技术领域，具体涉及一种金属陶瓷板的制备工艺及金属陶瓷板。

背景技术

随着现代工业和科技水平的迅速发展，电力、水泥、矿山、冶金和煤炭等行业的生产设备对材料的耐磨性要求越来越高，例如，设备中的由金属制备的易损件由于在使用时与煤矿、砂石、土壤等不同粗糙物料和研磨体接触，导致金属件的磨损，每年要消耗大量的金属。对生产设备而言，根据现有技术中的统计分析，用于设备工作的能源，其超过三分之一的消耗与材料的摩擦、磨损有关。对金属件，约80％的零件失效是由零件摩擦导致的，超过50％的零件失效是由磨料磨损导致的。

现有技术中，对提高金属材料的耐磨性能主要是通过物理或化学的方式两种或多种材料复合、形成具有高耐磨效果的复合材料，如对颗粒增强钢铁基复合材料的工艺研究。专利CN109467437A公开的金属陶瓷复合耐磨材料，首先将碳化硅颗粒、高岭土、金属硅粉、助剂与结合剂一起制备多孔碳化硅陶瓷基板，然后将高温熔融金属材料浇注到多孔碳化硅陶瓷基板上制得；通过将金属的与陶瓷有机结合，提高材料的强度、抗冲击韧性和耐磨性；又如专利CN104139185A公开的金属陶瓷耐磨复合材料的制备方法，将陶瓷颗粒或经表面预处理的陶瓷颗粒与自熔性合金粉末用聚乙烯醇混合均匀得混合物；将上述混合物填充于压机模具型腔内，型腔底部预先放置普钢垫片，混合物受压机成型脱模后，素坯连同垫片一并干燥；将干燥后的素坯连同垫片一并真空烧结，冷却出炉后得金属陶瓷耐磨复合材料；陶瓷颗粒复合材料经压制再烧结后，复合在耐磨件表面后；上述专利，包括经浇注形成的金属陶瓷复合耐磨材料，以及将素坯与垫片烧结处理的过程均是分别制备陶瓷基板，这会导致陶瓷颗粒在金属中整体分布不均匀、结合力较差，基体金属因传统的铸造方式制约，力学性能的不稳定性也导致上述材料制备的板材容易开裂，金属与陶瓷复合后也不便于热处理，材料的理化性能受到局限，因此用传统的铸造方式生产黑色金属复合陶瓷工件难以得到推广。

我国属于生产大国，对黑色金属的使用量远超其他国家，因此，研发一种结构强度高、耐磨性能高、使用寿命长，能应用于提高黑色金属耐磨性能的金属陶瓷复合材料对我国金属能源的有效利用有显著的影响。

发明内容

本发明目的在于提供一种金属陶瓷板的制备工艺及金属陶瓷板，采用陶瓷颗粒随流混合及液锻复合的方式提升陶瓷颗粒在金属内的体积分数及均匀性，提高陶瓷颗粒与金属的结合强度，金属陶瓷板强度及耐磨性显著提高。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种金属陶瓷板的制备工艺，包括如下步骤：

1)金属、陶瓷颗粒及模具预处理：包括固体金属熔炼为金属液、陶瓷颗粒及模具分别预热；

2)随流混合：采用溜槽将金属液导向至模具的压室容器，将预热后的陶瓷颗粒以设定的速度入射至溜槽内流动的金属液中，与金属液随流混合后流入模具的压室容器内，形成金属陶瓷混合液；

3)液锻复合：模具合模，压室容器底部的压力装置上移，以压力注射流体的形式推动金属陶瓷混合液沿模具上设定的连通于模具型腔的内浇道，瞬时充满型腔；

4)金属凝固保压补缩：在设定持续时长内，压力装置保持恒压，持续向型腔压力注射金属陶瓷混合液，保持型腔充满，金属凝固补缩；