陶瓷-金属复合材料

《材料科学技术名词》第一版

金属或合金基体中陶瓷相呈连续或接近连续的三维骨架结构的复合材料。

《陶瓷金属复合材料》共分5篇27章。书中分别介绍了粉末原料的性能及制备方法；陶瓷-金属复合原理及材料的制取工艺；陶瓷-金属复合材料及其应用等内容 。

绪论

第一篇 粉末原料的性能及制备方法

1 金属的基本性能及其粉末的制备

2 金属氧化物的性能及其粉末的制备

3 难熔化合物的性能及其粉末制备

4 纳米粉末的性能与制备

参考文献

第二篇 陶瓷-金属复合原理及材料的制取工艺

5 陶瓷-金属复合原理

6 陶瓷-金属复合材料粉末料的成形技术

7 陶瓷-金属复合材料的烧结技术

8 陶瓷-金属复合材料的热压技术

9 陶瓷-金属复合材料的热等静压技术

10 陶瓷-金属复合材料的定向结晶技术

11 陶瓷-金属复合材料的自蔓延高温合成技术

12 陶瓷的金属化与封接

参考文献

第三篇 陶瓷-金属复合材料及其应用

13 氧化物-金属复合材料

14 碳化物-金属复合材料

15 氮化物-金属复合材料

16 硼化物-金属复合材料

17 碳化硼-金属复合材料

18 硅化物-金属复合材料

19 金刚石-金属复合材料

参考文献

第四篇 陶瓷（金属）纤维及其复合材料

20 陶瓷纤维材料及性质

21 陶瓷金属纤维的性质及制备

22 纤维增强复合材料及应用

23 晶须及其性质

24 晶须增强复合材料

参考文献

第五篇 陶瓷-金属复合材料的研究和设计方法

25 显微组织结构研究方法

26 陶瓷材料的性能研究方法

27 设计方法

参考文献

书中符号含义

附录

附录1 化学元素周期表

附录2 常用硬度对照表

附录3 常用标准筛制

附录4 不同露点下气体的含湿量

一种蜂窝状陶瓷-金属复合材料立磨磨辊制备方法专利目的

《一种蜂窝状陶瓷-金属复合材料立磨磨辊制备方法》提供一种蜂窝状陶瓷-金属复合材料立磨磨辊制备方法。

一种蜂窝状陶瓷-金属复合材料立磨磨辊制备方法技术方案

《一种蜂窝状陶瓷-金属复合材料立磨磨辊制备方法》耐磨复合镶块不需外部卡具，只需将镶嵌柱嵌入镶嵌孔中，耐磨复合镶块便可牢固拼接在一起，同时通过合理控制升温和冷却速度，设置保温台阶和控制保温时间，有效提高了磨辊使用性能和寿命，《一种蜂窝状陶瓷-金属复合材料立磨磨辊制备方法》通过以下技术方案实现。

一种蜂窝状陶瓷-金属复合材料立磨磨辊制备方法，其具体步骤如下：

步骤1、制备蜂窝多孔陶瓷预制体：首先将陶瓷颗粒、造孔剂与粘结剂按100:0.5~10:1~20混合均匀加入模具中制备得到蜂窝多孔预制体，然后升温将蜂窝多孔陶瓷预制体中的造孔剂发挥得到蜂窝多孔陶瓷预制体；

步骤2、将步骤1中的蜂窝多孔陶瓷预制体制备蜂窝状陶瓷-金属复合材料耐磨镶块：步骤1中的若干蜂窝多孔陶瓷预制体拼接固定在铸型腔特定位置，然后将刚出炉的高硬度合金熔液浇铸在蜂窝多孔陶瓷预制体上，完全凝固后形成带有间隙肋5、镶嵌孔6、镶嵌柱7结构的蜂窝状陶瓷-金属复合材料耐磨镶块；

步骤3、步骤2中的蜂窝状陶瓷-金属复合材料耐磨镶块进行热处理；

步骤4、将步骤3中已进行热处理的蜂窝状陶瓷-金属复合材料耐磨镶块外表面涂一层厚度为0.01~2毫米的耐火涂料，将两两耐磨镶块镶嵌柱7嵌入镶嵌孔6中使耐磨镶块牢固拼接一起，间隙肋5使两两拼接的耐磨镶块间保留5~30毫米的间隙；

步骤5、将步骤4中拼接的耐磨镶块装入带有5~40毫米厚度耐火涂层的活块金属模，整体预热到400~800℃后放入立磨磨辊砂型中，然后浇铸熔炼好的韧性金属液，完全凝固后形成复合材料立磨磨辊，复合材料立磨磨辊进行整体热处理制备得到蜂窝状陶瓷-金属复合材料立磨磨辊。

所述步骤1中的陶瓷颗粒为锆刚玉、氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化硅、碳化硼、碳化钛、硼化钛、碳化钨中的一种或几种任意比例混合物，粒度为0.1~3.3毫米。

所述步骤1中造孔剂为聚苯乙烯、聚乙烯、聚乙烯醇、聚甲醛、碳酰二胺中的一种或几种任意比例混合物，粒度为0.1~2毫米。

所述步骤1中粘结剂为硼酸、铝酸盐水泥、硅酸钠、酚醛树脂、硅溶胶等一种或几种任意比例混合物。

所述步骤2中高硬度合金为高铬合金、高锰钢、镍硬铸铁或高铬铸铁。

所述步骤2中制备得到的蜂窝状陶瓷-金属复合材料耐磨镶块两端带有端柱8用于支撑固定蜂窝状陶瓷-金属复合材料耐磨镶块，两侧侧面各带有2~4个间隙肋5、2~6个镶嵌孔6、2~6个镶嵌柱7。

所述步骤3中蜂窝状陶瓷-金属复合材料耐磨镶块热处理过程为：将蜂窝状陶瓷-金属复合材料耐磨镶块依次进行下列处理：

a、首先退火处理：以40~50℃小时升温加热至250℃保温2小时，然后炉冷至室温；

b、其次淬火处理：经退火处理后，继续以40~50℃小时升温加热至550~600℃保温0.5小时；然后以30~40℃小时升温加热至650~750℃，保温1小时；再以20~30℃小时升温加热850~900℃，保温1小时；然后以30~45℃小时升温加热至1000~1050℃，保温2~4小时；出炉空冷至室温或随炉冷至800~900℃最后强制风冷至室温；

c、再次深冷处理：经淬火处理后，再用干冰和甲醇混合物在-80℃进行深冷处理1~3小时，深冷处理次数为2~3次；

d、最后回火处理：经深冷处理后立即进行回火处理，以40~50℃小时升温加热至250~450℃，保温2小时，随炉冷却至室温即完成热处理过程。

所述步骤5中的韧性金属为球墨铸铁或石墨钢。

所述步骤5中的复合材料立磨磨辊整体热处理过程为：将复合材料立磨磨辊依次进行下列处理：

a、首先退火处理：以30~50℃小时升温加热至600~750℃，保温1~3小时，空冷至室温；

b、其次淬火处理：经退火处理后，以30~50℃小时升温加热至650~750℃，保温0.5~1小时；然后以20~40℃小时升温加热至800~900℃，保温1~2小时；再以30~40℃小时升温加热至1000~1050℃，保温2~4小时；随炉冷却至750~850℃，然后出炉空冷至100℃；

c、最后回火处理：经淬火处理后立即进行回火，以40~50℃小时升温加热至550℃，保温2小时，空冷至室温。

一种蜂窝状陶瓷-金属复合材料立磨磨辊制备方法有益效果

1、《一种蜂窝状陶瓷-金属复合材料立磨磨辊制备方法》利用多个小块蜂窝多孔陶瓷预制体拼接成整体预制体，有缺陷的小块可以被更换掉，避免了整体预制体制备过程中，局部缺陷导致整个预制体不能使用的缺点，提高了成品率，降低了生产成本；

2、《一种蜂窝状陶瓷-金属复合材料立磨磨辊制备方法》蜂窝多孔陶瓷预制体中加入了可挥发造孔剂，提高了铸渗复合层厚度和陶瓷颗粒的分散度，复合层最大厚度可达80毫米以上，陶瓷颗粒最小体积分数可至30%，显著降低生产成本；

3、《一种蜂窝状陶瓷-金属复合材料立磨磨辊制备方法》蜂窝状陶瓷-金属复合材料耐磨复合镶块3不需外部卡具，只需将镶嵌柱7嵌入镶嵌孔6中，耐磨复合镶块3便可牢固拼接在一起；

4、《一种蜂窝状陶瓷-金属复合材料立磨磨辊制备方法》利用带有耐火涂层的活块金属模，对蜂窝状陶瓷-金属复合材料耐磨复合镶块3进行整体预热，快捷方便地解决了蜂窝状陶瓷-金属复合材料耐磨复合镶块3整体预热的难题，此外活块金属模方便取出砂型中的磨辊，并且能够重复利用；

5、由于蜂窝状陶瓷-金属复合材料耐磨复合镶块3表面涂有一定厚度的耐火涂料，形成的机械嵌合面，利用韧性金属4良好的弹塑性变性能力，使蜂窝状陶瓷-金属复合材料耐磨复合镶块3与韧性金属4之间产生应力缓冲区，避免了冶金结合过程应力集中导致裂纹萌生、扩展的不利影响；

6、蜂窝状陶瓷-金属复合材料耐磨复合镶块3上的镶嵌柱7，保证了磨辊在凝固成形后，蜂窝状陶瓷-金属复合材料复合镶块3能够牢固的嵌入到韧性金属4基体中，避免使用其它固定装置，提升成形工艺的可操作性；

7、通过合理控制升温和冷却速度，设置保温台阶和控制保温时间，兼顾陶瓷颗粒增强复合区1、蜂窝状陶瓷-金属复合材料耐磨镶块金属基体2和韧性金属4升温和冷却过程中膨胀系数和热导率变化的差异，蜂窝状陶瓷-金属复合材料耐磨复合镶块基体硬度在62~67HRC，有效提高了磨辊使用性能和寿命，《一种蜂窝状陶瓷-金属复合材料立磨磨辊制备方法》热处理方法保证了立磨磨辊具有良好的综合性能。