科技成果

阅读数: 2596

成果名称: 原位合成硬质增强体复合耐磨材料及其产品开发

成果登记号: 9612015Y0459

第一完成单位: 西安中星材料有限责任公司

联 系 人: 陈钰

成果类型: 应用技术

技术领域: 新材料

应用行业: 采矿业

成果简介:

   项目属于新材料技术领域内的金属基复合材料(Metalmatrixcomposites)。项目的成果属原始创新,已申请并受理了多项国家发明专利,具有自主知识产权,科技含量高。   项目以独特的思路,针对目前单一材料在高硬度和高韧性上难以兼顾的问题,结合现代复合工艺技术,以工业化应用为目的,开发粉芯丝材整体复合或局部复合原位生成硬质相增强金属基复合材料的制备工艺及其系列产品的规模化装备。本项目的主要研究和开发内容:研究粉芯丝材原位生成硬质相组织特征、硬质相与基体的界面特性;研究合金粉芯丝材钢外皮熔化、粉芯丝材内部合金颗粒的熔化、微区元素短程扩散、微区反应形成硬质相过程以及硬质相的形成机理;在理论研究和实验研究的基础上,通过国际PROCAST模拟软件二次开发,对复合成型过程中流动、充型、传热、扩散进行有限元数值仿真模拟计算;研究粉芯丝材原位生成硬质相金属基复合材料的力学特性、磨损特性和磨损机理;建立成分、工艺、组织和性能之间的系统关系,为产业化技术开发提供理论支撑;主要研发的自动化工艺技术及装备包括--中间合金粉芯丝材规模化成型工艺及其自动化生产线、中间合金粉芯丝材三维异型预制体的自动化编织工艺及其成套装备、原位生成硬质相增强金属基复合材料的规模化复合工艺及其成套自动化装备等;利用本项目工艺技术,开发几种有着巨大市场容量且具备高附加值特征的耐磨复合产品,并实现规模化推广应用。   项目主要结合铸渗工艺技术原理和液相烧结原理,首创性采用中间合金粉芯丝材作为预制体,与高韧性金属基体在热铸状态下复合而成。首先将所需的合金粉末经过轧制、拉拔包覆到一定厚度的钢带中,制成一定直径的合金粉芯丝,再按一定的排列规律和分布密度,将其剪切、卷曲、叠加制成一定形状的骨架结构预制体,根据产品形状制作铸型,将预制体置入铸型内,冶炼钢铁金属材料,达到一定温度后浇注到铸型内,金属液包围充填预制体间隙并形成整体,合金粉芯丝在高温金属液的热效应作用下,通过铸渗、外钢皮熔化、合金颗粒溶解、微区短程扩散、顺序凝固,原位反应生成高硬度的柱状硬质相。由于合金粉芯外钢皮的隔离作用,使碳化物无法全部熔解到基体金属中而保持了柱状结构,在基体金属内部形成分布均匀的宏观硬质点;而外钢皮在热作用下发生部分熔解熔化,与金属基体形成牢固的冶金结合;凝固冷却后,再经过一定的热处理工艺和机加工处理,最终形成基体为高韧性金属材料、增强体为高硬度碳化物的复合耐磨材料。   本项目技术主要依托西安建筑科技大学,项目成果属原始创新,已申请受理了16项国家发明专利,拥有自主知识产权,科技含量高;查新结果显示,目前国内外尚无其它科研机构或生产厂家开发与本项目相同的产品,相关技术研究在国内外处于领先地位,符合我国可持续发展战略中对新材料新技术的支持方向;本项目的成功推广应用,将促进传统产业的升级改造,推动冶金、矿山、电力、建材等工业行业节能降耗,改善作业环境,提高生产效率,促进企业向环境友好型和资源节约型方向发展,从而对我国经济社会可持续、协调发展做出贡献。