负责人：邢建东、高义民        

所在学院：材料学院  

项目简介：

本项目针对冶金、矿山、建材、电力、化工等部门有着广泛存在的各种严酷的磨损工况特点，采用铸造复合工艺，在部件的严重磨损部位制备一层（约3-10mm）具有高硬度陶瓷颗粒（WC、TiC、Al2O3、SiC等）与各种铸铁、钢复合的局部复合材料部件，可大幅度提高这类易损件的使用寿命，降低由于备件更换所造成的设备停机时间。  

创新点:  

1、选择性局部增强:满足部件各部位性能要求不一的条件  

根据不同部件使用特点，在部件承受磨损或磨损最严重的部位复合一层具有高硬度陶瓷颗粒，可与各种钢和铸铁组成复合材料。这样不仅提高了承受磨损部位的抗磨性，而且部件的本体可在充分考虑机械性能的条件下选取，避免了为提高部件耐磨性而影响其它性能（如：韧性、强度、耐蚀性、抗氧化性等）的问题。  

2、友好的资源再生性:符合21世纪环境材料的要求  

由于在部件磨损最严重的部位且可根据部件失效的磨损程度来设计和制备复合材料的厚度，因此部件失效后该部件表面的复合材料已基本完全磨损，更换下来的部件已不再含有复合材料，仅剩金属母体。因此，完全可用通常磨损部件重熔回用的方法进行再生，克服了通常复合材料回用困难的缺点。  

3、制备方法简单:不需复杂的专用设备  

制造方法简单，不需复杂的专用设备。克服了通常复合材料制备过程复杂，不便于工程化的缺点，利用一般铸造工厂的设备即可生产。  

使用耐热钢基的陶瓷颗粒复合材料在实验室900℃高温磨损结果表明：与耐热钢相比，复合材料的耐磨性是耐热钢的2.5—3.3倍。而用WC颗粒与与高铬铸铁复合的复合材料在实验室磨损实验机上的耐磨性是高铬铸铁的3-5倍，显示出极优良的抗磨损性能。而制造成本视复合层的厚度和面积而定，一般比原制造成本提高不多。  

实际应用情况:  

用WC颗粒与球墨铸铁局部复合的轧钢用初轧段导位板经国内某轧钢厂实际运行考核，其使用寿命是高铬铸铁导位板的十倍以上，充分显示了陶瓷颗粒增强的效果。图2所示为所研制的局部复合材料导位板。  

项目可行性分析：  

以轧钢用导位板为例，邯钢目前采用的导位板材质主要是高铬白口铸铁，年需求量约1800吨，即生产45万吨热轧钢材，需要消耗1800吨导位板。而国内每年的热轧钢型材（这里主要指各种线材）产量为6000万吨，则国内市场导位板的年需求量为： 6000/45×1800＝240000(吨)。  

该项技术具有可持续发展性。由于此表面复合材料可以灵活更换基体金属材料，根据不同工况进行基体材料设计，不仅可以制备导位板、导轮、热轧辊这样的耐高温磨损零件，而且可以进一步开发用于矿山、电力、化工、建材等行业的具有复杂磨损工况的零件，其产业化前景广阔。  

使用耐热钢基的陶瓷颗粒复合材料在实验室900℃高温磨损结果表明：与耐热钢相比，复合材料的耐磨性是耐热钢的2.5—3.3倍。而用WC颗粒与与高铬铸铁复合的复合材料在实验室磨损实验机上的耐磨性是高铬铸铁的3-5倍，显示出极优良的抗磨损性能。而制造成本视复合层的厚度和面积而定，一般比原制造成本提高不多。  

本项目已获国家发明专利，专利号：ZL01115233.8