专利名称：一种高韧性高耐磨复合闸板的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种复合闸板的制备，尤其涉及一种用于物料输送阀的高韧 性高耐磨复合闸板的制备方法。
背景技术：
在煤炭、冶金、矿山、电力、建材、能源等工业行业广泛应用的物料输 送管道中，闸板阀是主要的磨损件之一。闸板阀的闸板与螺杆固接，有手轮 操作其开启通流或闭合断流。分析阀门磨损得主要原因可发现，当物料正常 流动时，物料与阀体管壁的摩擦相对较小，而在阀门开启或关闭的过程中， 物料的运动状态发生突变，强烈冲击闸板及闸板密封面，摩擦力递增，从而 导致闸板磨损严重，必须经常更换。由于闸板、阀座等零部件磨损很快，造 成物料输送阀闭合不严，从而导致内漏，使物料无法均匀稳定地输送，不能 保证最大出力，严重影响工作效率和工作质量。此外也导致日常维修量加大， 维修费用增高，以及污染环境和浪费能源等问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种用 于物料输送阀的高韧性高耐磨复合闸板的制备方法，采用该方法制备的高韧 性高耐磨复合闸板，既具有基体金属的强度和韧性，又有硬质相的高硬度和 高抗磨性，能够同时承受高冲击力和强烈磨损，具有使用寿命长、价格低的 特点，保证物料输送系统正常安全生产。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案 一种高韧性高耐磨复合闸板的制备方法，其特征在于，该方法将合金粉 芯棒材预置在闸板铸型中，合金粉芯棒材所占体积为闸板总体积的20% 60%，然后把熔化的基体金属浇入闸板铸型，在基体金属的热作用下，合金 粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素与基体金属液产 生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组织，最后冷却凝固形成棒状 硬质相与基体金属冶金过渡结合融为一体，制成内含柱状硬质点复合耐磨闸 板。
本发明制备的高韧性高耐磨复合闸板具有以下优点
1、 由于采用内部填充合金粉末的合金粉芯棒材，在基体金属液的高温 作用下，合金粉芯棒材熔化，合金粉末烧结、溶解、扩散，与基体金属液发 生冶金化合反应，同时由于合金粉末的吸热作用，降低了局部的温度，縮短 了结晶过程，阻碍了合金元素的进一步扩散，从而使合金元素在原位富集， 晶粒显著细化，析出大量弥散的高硬度的硬质化合物，凝固后便形成了镶嵌 在基体金属中的宏观上呈棒状的硬质相，并与基体金属形成良好的冶金过渡 结合，界面结合牢固，解决了硬质相脱落、碎裂的难题，耐磨性与韧性有机 统一，整体性能显著提高。
2、 合金粉末可根据闸板的使用要求进行配比，成分可调，适应性广。
3、 由于合金粉芯棒材不含粘结剂等杂质，因此不会产生夹渣等缺陷， 内部组织性能优良。
4、 本发明的复合成型工艺可控性强、成品率高、生产质量稳定，便于 规模化生产。
5、 柱状硬质点为整体原位反应生成，避免"镶铸复合"等工艺过程中 的开裂现象。
6、 根据使用工况，柱状硬质点在基体中的比例可调，并分布均匀；
7、 根据闸板结构结形式，可实现工件耐磨表面复合、区域局部复合或 整体复合；
8、 使用寿命比普通闸板提高一个数量级以上。
图1是复合耐磨闸板制备示意图，
图2是复合耐磨闸板结构主剖视图。 图3是柱状硬质点复合耐磨材料的组织分布图。 以下结合附图和发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细说明。
具体实施例方式
参见图l、图2、按照本发明的技术方案，选用一定直径的合金粉芯棒材 1，在合金粉芯棒材l的芯部装入合金粉末，预置在闸板铸型2中，合金粉芯 棒材1所占体积为闸板总体积的20% 60%，把熔化的基体金属3浇入闸板铸 型2，在基体金属3的热作用下合金粉芯棒材1发生熔化、合金粉末烧结、溶 渗甚至溶解，大量合金元素与基体金属液3产生冶金化合反应，合金粉芯棒 材l中的合金粉金属元素在基体金属液中进行短程扩散，在原位生成高度弥 散的合金组织，最后冷却凝固形成棒状硬质相4与基体金属3冶金过渡结合融 为一体，即制成内含柱状硬质点复合耐磨闸板(如图3所示)。
合金粉芯棒材l的直径为①2mm O)10mm，其外皮为低碳钢管，壁厚为 0.1 lmrn，芯部装有粒度为50 200目的合金粉末。
合金粉末由高碳铬铁粉构成，根据需要可添加钼铁粉、钨铁粉、硅铁粉、 锰铁粉等合金粉。
合金粉末也可以由碳化钨、碳化硅、碳化钛、氧化铝、氮化硅、氮化钛 粉末中的一种或几种构成。
基体金属3是高锰钢、低碳钢、合金钢、灰口铸铁、球墨铸铁等铸钢或 铸铁中的一种。
以下是发明人给出的实施例，但本发明并不限于以下实施例。 实施例l:制备A3钢为基体、高铬合金为硬质相的棒状复合耐磨闸板 本实施例的制备方法包括下列步骤1、 选用3mm直径的合金粉芯棒材l，装入的合金粉末为高碳铬铁粉， 粒度100 150目，裁剪成与闸板厚度相同的长度；
2、 采用树脂砂按照铸造工艺要求制作铸型2;
3、 将合金粉芯棒材l，按照占闸板50%的体积比例，预置在铸型2的 型腔内；
4、 选用A3钢作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到160(TC出炉， 将钢液浇入铸型2的型腔内，注满为止；
5、 室温冷却，待金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制成高 铬合金为棒状硬质相4、 A3钢为基体组织3的复合耐磨闸板。
当然，根据实际需要，合金粉末也可以选择高碳铬铁粉与钼铁粉、钨铁 粉、硅铁粉、锰铁粉的混合物。
实施例2:制备A3钢为基体、碳化钨为硬质相的棒状复合耐磨闸板 本实施例的制备方法包括下列步骤-
1、 选用5mm直径的合金粉芯棒材l，装入的合金粉末为碳化钨，粒度 150目，裁剪成与闸板厚度相同的长度；
2、 采用树脂砂按照铸造工艺要求制作铸型2;
3、 将合金粉芯棒材l，按照占闸板40%的体积比例，预置在铸型(2) 的型腔内；
4、 选用A3钢作为基体金属3,用中频炉冶炼熔化后，达到160(TC出炉， 将钢液浇入铸型2的型腔内，注满为止；
5、 室温冷却，待金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制成碳 化钩为棒状硬质相4、 A3钢组织为基体组织3的复合耐磨闸板。 实施例3:制备高锰钢为基体、碳化钨为硬质相的棒状复合耐磨闸板
本实施例的制备方法包括下列步骤
1、选用8mm直径的合金粉芯棒材1，合金粉末为碳化钨，粒度50目~80目，裁剪成与闸板厚度相同的长度；
2、 采用树脂砂按照铸造工艺要求制作铸型2;
3、 将合金粉芯棒材l，按照占闸板60%的体积比例，预置在铸型2的 型腔内；
4、 选用高锰钢Mnl3作为基体金属3，用中频炉冶炼熔化后，达到1650 'C出炉，将钢液浇入铸型2的型腔内，注满为止；
5、 室温冷却，待金属液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，即制成碳 化钨为棒状硬质相4、高锰钢Mnl3为基体金属3的复合耐磨闸板。
上述实施例2、 3中，按照不同的需求，合金粉末还可以选择碳化硅、碳 化钛、氧化铝、氮化硅或氮化钛粉末中的一种或几种混合物。
上述实施例中，按照不同的需求，基体金属3还可以选择灰口铸铁或球 墨铸铁，均能够制成合格的复合耐磨闸板。
权利要求
1. 一种高韧性高耐磨复合闸板的制备方法，其特征在于，该方法将合金粉芯棒材预置在闸板铸型中，合金粉芯棒材所占体积为闸板总体积的20％～60％，然后把熔化的基体金属浇入闸板铸型，在基体金属的热作用下，合金粉芯棒材发生熔化、溶解，合金粉芯棒材中的大量合金元素与基体金属液产生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组织，最后冷却凝固形成棒状硬质相与基体金属冶金过渡结合融为一体，制成内含柱状硬质点复合耐磨闸板。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的合金粉芯棒材为直 径①2mm ①lOmm,壁厚0.1~lmm的低碳钢管，芯部灌装有粒度为50目~200 目的合金粉末。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的合金粉末为碳化钨、 碳化硅、碳化钛、氧化铝、氮化硅或氮化钛粉末中的一种或几种混合物。
4. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的合金粉末为高碳铬 铁粉，或者是高碳铬铁粉与钼铁粉、钨铁粉、硅铁粉、锰铁粉的混合物。
5. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，所述的基体金属是铸钢或 铸铁。
6. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的铸钢是高锰钢、低 碳钢或合金钢。
7. 如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的铸铁是灰口铸铁或 球墨铸铁。
全文摘要
本发明公开了一种高韧性高耐磨复合闸板的制备方法，该方法将合金粉芯棒材预置在闸板铸型中，合金粉芯棒材所占体积为闸板总体积的20％～60％，然后把熔化的基体金属浇入闸板铸型，在基体金属的热作用下，合金粉芯棒材发生熔化、溶解，大量合金元素与基体金属液产生冶金化合反应，在原位生成高度弥散的合金组织，最后冷却凝固形成棒状硬质相与基体金属冶金过渡结合融为一体，即制成内含柱状硬质点复合耐磨闸板。采用本发明的方法制备的高韧性高耐磨复合闸板中的柱状硬质点为整体原位反应生成，与基体组织进行短程扩散，形成冶金结合界面，根据使用工况，柱状硬质点在基体中的比例可调并分布均匀，使用寿命比普通淬火闸板提高一个数量级。
文档编号F16K3/02GK101412088SQ20081023248
公开日2009年4月22日 申请日期2008年11月28日 优先权日2008年11月28日
发明者付永红, 刘文刚, 岑启宏, 宏 武, 牛立斌, 王永平, 许云华 申请人:西安建筑科技大学