一種能夠有效提高金屬材料耐磨性的新型金屬基
復(fù)合材料日前研制成功。這項由吉林大學(xué)科技人員完成的“新
基內(nèi)生顆粒復(fù)合材料的熱力學(xué)和動力學(xué)”科研項目已經(jīng)通過鑒定，專家認為，所制備出的局部高顆粒體積分數(shù)ＴｉＣＰ增強鋼基復(fù)合材料，實現(xiàn)了“好鋼用在刀刃上”的優(yōu)化設(shè)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(jīng)濟的影響。同時，現(xiàn)代工業(yè)迫切需要能在高速、高溫和劇烈磨損情況下工作的結(jié)構(gòu)件，因而開發(fā)新型耐磨材料成為工業(yè)生產(chǎn)亟待解決的問題之一。金屬基復(fù)合材料的出現(xiàn)，為提高金屬材料耐磨性提供了一種解決辦法。但目前傳統(tǒng)的顆粒增強金屬基復(fù)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(yīng)法開發(fā)出的內(nèi)生顆粒增強金屬基復(fù)合材料，雖然克服了外加顆粒增強金屬基復(fù)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(xué)科技人員在開展“新型鋼基內(nèi)生顆粒復(fù)合材料的熱力學(xué)和動力學(xué)”應(yīng)用基礎(chǔ)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(guān)反應(yīng)的自由焓變化；研究了合金體系中各項參數(shù)對反應(yīng)動力學(xué)的影響規(guī)律；采用鑄型內(nèi)置ＡＬ－Ｔｉ－Ｃ體系自蔓延反應(yīng)預(yù)制塊，制備出局部高顆粒體積分數(shù)ＴｉＣＰ增強鋼基復(fù)合材料。這種采用了新型局部顆粒增強鋼基復(fù)合材料的新方法，利用鋼液的高溫在型內(nèi)局部實現(xiàn)自蔓延高漫合成反應(yīng)，在局部形成顆粒增強鋼基復(fù)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(xiàn)了“好鋼用在刀刃上”的優(yōu)化設(shè)計，且與基體結(jié)合良好，工藝簡單，成本低。 另據(jù)介紹，該項目組用制備出的局部ＴｉＣＰ顆粒增強鋼基復(fù)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(jié)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(chǎn)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?zhèn)鹘y(tǒng)的耐磨鋼，將帶來巨大的經(jīng)濟效益。
