一種能夠有效提高金屬材料耐磨性的新型金屬基
復合材料日前研制成功。這項由吉林大學科技人員完成的“新
基內生顆粒復合材料的熱力學和動力學”科研項目已經通過鑒定，專家認為，所制備出的局部高顆粒體積分數ＴｉＣＰ增強鋼基復合材料，實現了“好鋼用在刀刃上”的優化設計。 目前，材料的磨損每年消耗大量的
，我國僅襯板、腭板、板錘、錘頭、磨球等每年約消耗１６０萬噸，折合人民幣近９０億元；美國每年為１５０億美元，可見磨損對國民經濟的影響。同時，現代工業迫切需要能在高速、高溫和劇烈磨損情況下工作的結構件，因而開發新型耐磨材料成為工業生產亟待解決的問題之一。金屬基復合材料的出現，為提高金屬材料耐磨性提供了一種解決辦法。但目前傳統的顆粒增強金屬基復合材料一般均采用外加顆粒機械攪拌法進行整體顆粒增強，然而這種方法存在著一些缺點：增強顆粒與基體的潤濕性、兼容性較差；增強顆粒尺寸大，對基體有割裂作用。而用另一種方法――原位反應法開發出的內生顆粒增強金屬基復合材料，雖然克服了外加顆粒增強金屬基復合材料的一些缺點，但存在著韌性差、金屬液流動性差、成本高等缺點。 吉林大學科技人員在開展“新型鋼基內生顆粒復合材料的熱力學和動力學”應用基礎項目的研究中，利用自行編制的程序，計算出不同元素含量及溫度下相關反應的自由焓變化；研究了合金體系中各項參數對反應動力學的影響規律；采用鑄型內置ＡＬ－Ｔｉ－Ｃ體系自蔓延反應預制塊，制備出局部高顆粒體積分數ＴｉＣＰ增強鋼基復合材料。這種采用了新型局部顆粒增強鋼基復合材料的新方法，利用鋼液的高溫在型內局部實現自蔓延高漫合成反應，在局部形成顆粒增強鋼基復合材料，其余部位強韌性高的鑄鋼基體。其所制備的材料不僅實現了“好鋼用在刀刃上”的優化設計，且與基體結合良好，工藝簡單，成本低。 另據介紹，該項目組用制備出的局部ＴｉＣＰ顆粒增強鋼基復合材料制作的挖掘機鏟齒，已在挖掘機上進行裝機運行實驗。結果表明，新鏟齒的耐磨性是普通鏟齒的２．９８倍，提高了挖掘機的工作效率和總的生產成本。在我國目前每年消耗耐磨件百余噸的情況下，采用這種新材料代替傳統的耐磨鋼，將帶來巨大的經濟效益。
