一种陶瓷/金属复合材料耐磨衬板及其制备方法与流程

本发明涉及一种陶瓷/金属复合材料耐磨衬板及其制备方法，属于材料技术领域。

背景技术：

随着我国冶金工业的发展，应用于矿山、冶金、水泥等行业的球磨机向大型化发展，保护球磨机筒体的衬板既要有良好的耐磨性，也要有较好的韧性，以适应较复杂工况下的冲击力。目前，国内多使用高锰钢和低合金耐磨钢单一材质的衬板，但在实际工况下单一材质的衬板不能满足较宽范围的冲击载荷，使用受到了较大的局限。高锰钢没有在高冲击状态下使用时，应用在球磨机上不能形成硬质层的条件，加工硬化不能充分发挥，致其耐磨性不理想，使用寿命降低。为了满足衬板在复杂工况下作业，必须让衬板发挥出更加优良的耐磨性、冲击性与高的硬度和韧性。

中国发明专利cn202200604u所公布的是一种复合材料的耐磨陶瓷衬板，其耐磨层与基体层中间设置了一层橡胶层，虽然中间层橡胶缓冲层起到了一定的抗冲击能力，但由于耐磨层在作业时会产生大量的热，橡胶层在此过程中会受热脱落，且耐磨层具有很强的耐磨性，也易磨损坏橡胶层，最终导致衬板的使用寿命在很大程度上减少了。中国发明专利cn1962122a所公布的是一种双液双合金耐磨衬板的制备方法，其耐磨层与基体层都采用贝氏体钢，由于贝氏体钢在热处理过程中，其相变不易控制，生产体积小板体薄的衬板，能够容易控制组织相变，使组织与性能较好匹配，但生产体积大板体厚的衬板，板体热处理的淬透性不能很好的控制，导致耐磨层厚度不均，很难兼顾耐磨层与基体层的组织和性能。

技术实现要素：

针对现有耐磨衬板技术的不足，本发明提供一种陶瓷/金属复合材料耐磨衬板，采用中碳低合金硅锰钢和基体高猛钢的镶嵌结合使衬板发挥出更加优良的耐磨性，在高锰钢加工硬化不完全的情况下，镶嵌中碳低合金硅锰钢贝氏体-马氏体复相组织具有良好的综合力学性能，能够抵抗磨料对高锰钢表面的高应力冲击，同时耐磨层陶瓷/金属复合材料具有很强的抗磨损性能，所以整块层板表现出很好的抗冲击性，抗磨损性。且陶瓷/金属耐磨层与贝氏体-马氏体复相钢嵌体运用结构的设计牢固镶嵌结合一起，另陶瓷/金属耐磨层与基体钢板层通过螺丝机械结合，更换方便，提高了衬板的利用率，减少了维修次数。

本发明的技术方案是：

一种陶瓷/金属复合材料耐磨衬板贝氏体-马氏体复相钢嵌体、多孔陶瓷/金属耐磨层、基体钢板，多孔陶瓷/金属耐磨层设置有嵌入孔，贝氏体-马氏体复相钢嵌体镶嵌在多孔陶瓷/金属耐磨层的嵌入孔中，多孔陶瓷/金属耐磨层固定连接在基体钢板上；

所述贝氏体-马氏体复相钢嵌体为圆台、四棱台或六棱台；多孔陶瓷/金属耐磨层的嵌入孔与贝氏体-马氏体复相钢嵌体相匹配；

所述多孔陶瓷/金属耐磨层为陶瓷/高锰钢耐磨层；

本发明的另一目的是提供该陶瓷/金属复合材料耐磨衬板的制备方法，具体步骤如下：

（1）制备多孔陶瓷预制体：将陶瓷颗粒、造孔剂与粘结剂混合均匀并压制成型得到预制体，然后加热去除预制体中的造孔剂得到多孔陶瓷预制体；

（2）制备多孔陶瓷/金属耐磨层铸坯：采用粘结剂将步骤（1）所得多孔陶瓷预制体粘接在eps模型的底面，然后再用粘结剂将eps模型粘接在浇注系统里，在多孔陶瓷预制体表面涂覆耐火材料，烘干，填充石英砂振实造型，在真空条件下浇注金属液，保温、冷却、退火处理即得多孔陶瓷/金属耐磨层铸坯；

（3）制备贝氏体-马氏体复相钢嵌体铸坯：按照贝氏体钢的组分熔炼，浇注、退火处理得到贝氏体-马氏体复相钢嵌体铸坯；

（4）将步骤（2）所得多孔陶瓷/金属耐磨层铸坯加热至温度为1000~1100℃，保温2~3h，然后水冷至室温得到具有锯齿型结构的多孔陶瓷/金属耐磨层；

（5）将步骤（3）所得贝氏体-马氏体复相钢嵌体铸坯加热至温度为900~1050℃，保温0.5~1.5h，然后交替水冷-空冷处理，冷却至温度为300~350℃保温2~3h，再冷却至室温得到贝氏体-马氏体复相钢嵌体；

（6）将步骤（5）所得贝氏体-马氏体复相钢嵌体镶固在步骤（4）所得多孔陶瓷/金属耐磨层的锯齿型凹齿中，然后将多孔陶瓷/金属耐磨层固定在基体钢板层上即得镶嵌陶瓷金属复合材料耐磨衬板；

所述步骤（1）中陶瓷颗粒、造孔剂、粘结剂的质量比为100:(1~10):(1~20)；所述陶瓷颗粒为碳化钨、碳化硅、碳化硼、碳化钛、硼化钛、氮化硅、氧化铝、氧化锆、锆刚玉的一种或任意比多种；陶瓷颗粒的粒径为0.1~5mm；所述造孔剂为聚乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、碳酰二胺的一种或任意比多种；

所述步骤（2）中金属液为高锰钢液；浇注温度为1550~1600℃；

以重量百分数计，所述步骤（3）贝氏体钢的组分为c：0.4%~0.6%，si：1.9%~2.2%，mn：2.4%~2.8%，p≤0.02%，s≤0.02%，余量为fe和不可避免的杂质；浇注温度为1500~1600℃；

所述粘结剂为硼酸、铝酸盐水泥、硅溶胶、硅酸钠、酚醛树脂的一种或任意比多种；

所述退火处理的温度为500~600℃，保温时间为3~4h；

本发明的有益效果是：

（1）本发明有效的发挥材料本身的优势，提高衬板抗冲击性、耐磨性、适宜高中低不同的冲击载荷，有效的减少高锰钢加工硬化效果不明显时发挥不出材料的特性及加工硬化组织应力过大使基体材料产生较大的缺陷；

（2）本发明中多孔陶瓷/金属耐磨层，结合了陶瓷颗粒高模量、高硬度、高耐蚀性和高锰钢基体高塑韧性等优点，有着良好的经济适用性。结构设计为表层复合材料，因为衬板在作业时都是从表面开始磨损的，改变材料结构，设计成表层复合材料能够节约成本、工艺简单；

（3）本发明有效的减少了高锰钢的用料，且在复杂冲击载荷工况下，贝氏体-马氏体复相钢嵌体能够抵挡复杂的冲击载荷，多孔陶瓷/金属耐磨层具备复合材料有效的耐磨性，整体表现出有效的抗冲击性，耐磨性；

（4）本发明贝氏体-马氏体复相钢嵌体不需要外部卡具，只需将贝氏体-马氏体复相钢嵌体嵌入多孔陶瓷/金属耐磨层上的锯齿形凹齿中，嵌体便能牢固拼接在一起，避免使用其他固定装置，提高了成形工艺的可操作性，维修方便，降低了成本；

（5）由于贝氏体-马氏体复相钢嵌体嵌入多孔陶瓷/金属耐磨层后整体用螺丝固定在基体钢板层上，形成的机械嵌合面，利用基体钢板层良好的弹塑性变形能力，使多孔陶瓷/金属耐磨层与韧性的基体钢板层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的萌生和扩展；

（6）通过合理的热处理工艺，得到贝氏体-马氏体复相钢嵌体，衬板嵌体硬度为55~57hrc，冲击韧性13~15j/cm²，多孔陶瓷/金属耐磨层的硬度为45~48hrc，冲击韧性19~21j/cm²，本发明中的热处理方法保证镶嵌陶瓷/金属复合材料耐磨衬板具有良好的综合性能，普通筒体高锰钢衬板不间断使用时长在4~5月，此种镶嵌陶瓷/金属复合材料耐磨衬板不间断使用时长在6~7月。

附图说明

图1本发明中陶瓷/金属复合材料耐磨衬板结构示意图；

图2本发明实施例1中制备得到的多孔陶瓷预制体的结构示意图；

图3本发明实施例1中制备得到的贝氏体-马氏体复相钢嵌体的结构示意图；

图4本发明实施例1中制备得到的多孔陶瓷/金属耐磨层的金相图；

图5本发明实施例1中制备得到的贝氏体-马氏体复相钢嵌体中的显微组织图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。

实施例1：如图1~3所示，一种陶瓷/金属复合材料耐磨衬板包括贝氏体-马氏体复相钢嵌体、多孔陶瓷/金属耐磨层、基体钢板，多孔陶瓷/金属耐磨层设置有嵌入孔，贝氏体-马氏体复相钢嵌体镶固在多孔陶瓷/金属耐磨层的嵌入孔中，多孔陶瓷/金属耐磨层固定连接在基体钢板上。

多孔陶瓷/金属耐磨层的厚度为200mm，嵌入孔的深度为200mm；贝氏体-马氏体复相钢嵌体为圆台，圆台的高度为200mm，上底面直径为30mm，下底面直径为31mm，嵌入孔与圆台相匹配。

多孔陶瓷/金属耐磨层上设置有螺纹通孔；基体钢板采用q235a优质钢板，基体钢板厚度为100mm，在多孔陶瓷/金属耐磨层的螺纹通孔相对应的位置设置有螺纹孔，基体钢板、多孔陶瓷/金属耐磨层通过螺栓、螺纹孔、螺纹通孔连接。

多孔陶瓷/金属耐磨层和贝氏体-马氏体复相钢嵌体的组分及组分的重量百分比如表1所示，贝氏体-马氏体复相钢嵌体中剩余部分为铁和不可避免杂质；

表1

该陶瓷/金属复合材料耐磨衬板的制备方法为：

（1）制备多孔陶瓷预制体：按照碳化钨陶瓷颗粒、造孔剂（造孔剂为聚乙烯）、粘结剂（粘结剂为硼酸）的质量比为100:1:1的比例，将粒径为5mm的碳化钨陶瓷颗粒、造孔剂（聚乙烯）、粘结剂（硼酸）混合均匀并压制成型得到预制体，然后加热至温度为500℃并保温1h去除预制体中的造孔剂（聚乙烯）得到多孔陶瓷预制体；

（2）制备多孔陶瓷/金属耐磨层铸坯：采用粘结剂（硼酸）将步骤（1）所得多孔陶瓷预制体粘接在eps模型的底面，然后再用粘结剂将eps模型粘接在浇注系统里，在多孔陶瓷预制体表面涂覆耐火材料（耐火材料为耐火泥），烘干，填充石英砂振实造型，在真空条件下浇注高锰钢（zgmn13-4）金属液，其中浇注温度为1550℃，保温、冷却、退火处理即得多孔陶瓷/金属耐磨层铸坯；其中退火处理为铸坯的温度低于200℃后开箱，待铸坯空冷至室温，进行表面清砂去应力退火，退火温度为500℃，保温4小时后随炉冷却，待冷却至300℃出炉空冷；

（3）制备贝氏体-马氏体复相钢嵌体铸坯：按上述贝氏体-马氏体复相钢嵌体的尺寸制成砂型，按照表1中贝氏体钢的组分熔炼并在温度为1500℃的条件下浇注，退火处理得到贝氏体-马氏体复相钢嵌体铸坯；其中退火处理为铸坯的温度低于200℃后开箱，待铸坯空冷至室温，进行表面清砂去应力退火，退火温度为500℃，保温4小时后随炉冷却，待冷却至300℃出炉空冷；

（4）将步骤（2）所得多孔陶瓷/金属耐磨层铸坯加热至温度为1100℃，保温2h，然后水冷，在水中绕不同的方向移动，水的体积为多孔陶瓷/金属耐磨层铸坯体积的8倍以上，待冷却至室温得到多孔陶瓷/金属耐磨层；本实施例制备得到的多孔陶瓷/金属耐磨层的金相图如图4所示，从图4可知，wc颗粒与基体高锰钢发生了冶金结合，中间会生成一层过渡层，衬板在作业时颗粒所受的压应力能够通过过渡层传递到塑性变形能力较好的高猛钢基体上，这样很好的避免颗粒的脱落，延长衬板使用寿命；

（5）将步骤（3）所得贝氏体-马氏体复相钢嵌体铸坯加热至温度为900℃，保温0.5h，然后交替水冷-空冷处理，其中水冷5s，空冷8s，交替进行，冷却至温度为300℃保温2h，再冷却至室温得到贝氏体-马氏体复相钢嵌体；本实施例制备得到的贝氏体-马氏体复相钢嵌体中的显微组织图如图5所示，从图5可知，针尖状组织为贝氏体、板条状组织为马氏体、少量白色组织为残余奥氏体，马氏体较多，很大程度上提高了衬板的硬度；具有一定量的贝氏体可提高衬板的韧性；还含有少量残余奥氏体也可提高衬板韧性；

（6）将步骤（5）所得贝氏体-马氏体复相钢嵌体镶固在步骤（4）所得多孔陶瓷/金属耐磨层的嵌入孔中，然后将多孔陶瓷/金属耐磨层通过螺栓、螺纹通孔、螺纹孔固定在基体钢板层上即得镶嵌陶瓷金属复合材料耐磨衬板；

本实施例制备得到的陶瓷/金属复合材料耐磨衬板，耐磨层硬度为55hrc，冲击韧性为16j/cm²；基体层硬度为46hrc，冲击韧性为22j/cm²；该陶瓷/金属复合材料耐磨衬板与普通筒体高锰钢衬板在同样的使用条件下不间断使用，本实施例制备得到的陶瓷/金属复合材料耐磨衬板可以使用6.5个月，只需更换多孔陶瓷/金属耐磨层与嵌体而底座基体不动，而普通筒体高锰钢衬板只能使用5个月就需要全部更换掉。

实施例2：如图1~3所示，一种陶瓷/金属复合材料耐磨衬板包括贝氏体-马氏体复相钢嵌体、多孔陶瓷/金属耐磨层、基体钢板，多孔陶瓷/金属耐磨层设置有嵌入孔，贝氏体-马氏体复相钢嵌体镶固在多孔陶瓷/金属耐磨层的嵌入孔中，多孔陶瓷/金属耐磨层固定连接在基体钢板上。

多孔陶瓷/金属耐磨层的厚度为180mm，嵌入孔的深度为180mm；贝氏体-马氏体复相钢嵌体为四棱台，四棱台的高度为180mm，上底面边长为40mm，下底面边长为41mm，嵌入孔与四棱台相匹配。

多孔陶瓷/金属耐磨层上设置有螺纹通孔；基体钢板采用q235a优质钢板，基体钢板厚度为110mm，在多孔陶瓷/金属耐磨层的螺纹通孔相对应的位置设置有螺纹孔，基体钢板、多孔陶瓷/金属耐磨层通过螺栓、螺纹孔、螺纹通孔连接。

多孔陶瓷/金属耐磨层和贝氏体-马氏体复相钢嵌体的组分及组分的重量百分比如表2所示，贝氏体-马氏体复相钢嵌体中剩余部分为铁和不可避免杂质；

表2

该陶瓷/金属复合材料耐磨衬板的制备方法为：

（1）制备多孔陶瓷预制体：按照碳化硅陶瓷颗粒、造孔剂（造孔剂为聚苯乙烯）、粘结剂（粘结剂为铝酸盐水泥）的质量比为100:5:10的比例，将粒径为0.1mm碳化硅陶瓷颗粒、造孔剂（聚苯乙烯）、粘结剂（铝酸盐水泥）混合均匀并压制成型得到预制体，然后加热至温度为500℃并保温1.5h去除预制体中的造孔剂（聚苯乙烯）得到多孔陶瓷预制体；

（2）制备多孔陶瓷/金属耐磨层铸坯：采用粘结剂（铝酸盐水泥）将步骤（1）所得多孔陶瓷预制体粘接在eps模型的底面，然后再用粘结剂将eps模型粘接在浇注系统里，在多孔陶瓷预制体表面涂覆耐火材料（耐火材料为耐火泥），烘干，填充石英砂振实造型，在真空条件下浇注高锰钢（zgmn13-4）金属液，其中浇注温度为1580℃，保温、冷却、退火处理即得多孔陶瓷/金属耐磨层铸坯；其中退火处理为铸坯的温度低于200℃后开箱，待铸坯空冷至室温，进行表面清砂去应力退火，退火温度为520℃，保温3.5小时后随炉冷却，待冷却至350℃出炉空冷；

（3）制备贝氏体-马氏体复相钢嵌体铸坯：按上述贝氏体-马氏体复相钢嵌体的尺寸制成砂型，按照表1中贝氏体钢的组分熔炼并在温度为1550℃的条件下浇注，退火处理得到贝氏体-马氏体复相钢嵌体铸坯；其中退火处理为铸坯的温度低于200℃后开箱，待铸坯空冷至室温，进行表面清砂去应力退火，退火温度为520℃，保温3.5小时后随炉冷却，待冷却至350℃出炉空冷；

（4）将步骤（2）所得多孔陶瓷/金属耐磨层铸坯加热至温度为1000℃，保温3h，然后水冷，在水中绕不同的方向移动，水的体积为多孔陶瓷/金属耐磨层铸坯体积的8倍以上，待冷却至室温得到多孔陶瓷/金属耐磨层；

（5）将步骤（3）所得贝氏体-马氏体复相钢嵌体铸坯加热至温度为1000℃，保温1h，然后交替水冷-空冷处理，其中水冷10s，空冷12s，交替进行，冷却至温度为330℃保温2.5h，再冷却至室温得到贝氏体-马氏体复相钢嵌体；

（6）将步骤（5）所得贝氏体-马氏体复相钢嵌体镶固在步骤（4）所得多孔陶瓷/金属耐磨层的嵌入孔中，然后将多孔陶瓷/金属耐磨层通过螺栓、螺纹通孔、螺纹孔固定在基体钢板层上即得镶嵌陶瓷金属复合材料耐磨衬板；

本实施例制备得到的陶瓷/金属复合材料耐磨衬板，耐磨层硬度为56hrc，冲击韧性为17j/cm²；基体层硬度为47hrc，冲击韧性为23j/cm²；该陶瓷/金属复合材料耐磨衬板与普通筒体高锰钢衬板在同样的使用条件下不间断使用，本实施例制备得到的陶瓷/金属复合材料耐磨衬板可以使用7个月,只需更换多孔陶瓷/金属耐磨层与嵌体而底座基体不动，而普通筒体高锰钢衬板只能使用5个月就需要全部更换掉。

实施例3：如图1~3所示，一种陶瓷/金属复合材料耐磨衬板包括贝氏体-马氏体复相钢嵌体、多孔陶瓷/金属耐磨层、基体钢板，多孔陶瓷/金属耐磨层设置有嵌入孔，贝氏体-马氏体复相钢嵌体镶固在多孔陶瓷/金属耐磨层的嵌入孔中，多孔陶瓷/金属耐磨层固定连接在基体钢板上；

多孔陶瓷/金属耐磨层的厚度为170mm，嵌入孔的深度为170mm；贝氏体-马氏体复相钢嵌体为六棱台，六棱台的高度为170mm，上底面边长为45mm，下底面边长为46mm，嵌入孔与六棱台相匹配；

多孔陶瓷/金属耐磨层上设置有螺纹通孔；基体钢板采用q235a优质钢板，基体钢板厚度为115mm，在多孔陶瓷/金属耐磨层的螺纹通孔相对应的位置设置有螺纹孔，基体钢板、多孔陶瓷/金属耐磨层通过螺栓、螺纹孔、螺纹通孔连接；

多孔陶瓷/金属耐磨层和贝氏体-马氏体复相钢嵌体的组分及组分的重量百分比如表3所示，贝氏体-马氏体复相钢嵌体中剩余部分为铁和不可避免杂质；

表3

该陶瓷/金属复合材料耐磨衬板的制备方法为：

（1）制备多孔陶瓷预制体：按照氧化铝陶瓷颗粒、造孔剂（造孔剂为聚乙烯醇）、粘结剂（粘结剂为酚醛树脂）的质量比为100:10:15的比例，将粒径为2mm的氧化铝陶瓷颗粒、造孔剂（聚乙烯醇）、粘结剂（酚醛树脂）混合均匀并压制成型得到预制体，然后加热至温度为500℃并保温1.6h去除预制体中的造孔剂（聚苯乙烯）得到多孔陶瓷预制体；

（2）制备多孔陶瓷/金属耐磨层铸坯：采用粘结剂（酚醛树脂）将步骤（1）所得多孔陶瓷预制体粘接在eps模型的底面，然后再用粘结剂将eps模型粘接在浇注系统里，在多孔陶瓷预制体表面涂覆耐火材料（耐火材料为耐火泥），烘干，填充石英砂振实造型，在真空条件下浇注高锰钢（zgmn13-4）金属液，其中浇注温度为1590℃，保温、冷却、退火处理即得多孔陶瓷/金属耐磨层铸坯；其中退火处理为铸坯的温度低于200℃后开箱，待铸坯空冷至室温，进行表面清砂去应力退火，退火温度为550℃，保温3.2小时后随炉冷却，待冷却至325℃出炉空冷；

（3）制备贝氏体-马氏体复相钢嵌体铸坯：按上述贝氏体-马氏体复相钢嵌体的尺寸制成砂型，按照表1中贝氏体钢的组分熔炼并在温度为1570℃的条件下浇注，退火处理得到贝氏体-马氏体复相钢嵌体铸坯；其中退火处理为铸坯的温度低于200℃后开箱，待铸坯空冷至室温，进行表面清砂去应力退火，退火温度为550℃，保温3.2小时后随炉冷却，待冷却至325℃出炉空冷；

（4）将步骤（2）所得多孔陶瓷/金属耐磨层铸坯加热至温度为1025℃，保温2.8h，然后水冷，在水中绕不同的方向移动，水的体积为多孔陶瓷/金属耐磨层铸坯体积的8倍以上，待冷却至室温得到多孔陶瓷/金属耐磨层；

（5）将步骤（3）所得贝氏体-马氏体复相钢嵌体铸坯加热至温度为1025℃，保温1.2h，然后交替水冷-空冷处理，其中水冷12s，空冷15s，交替进行，冷却至温度为345℃保温2.8h，再冷却至室温得到贝氏体-马氏体复相钢嵌体；

（6）将步骤（5）所得贝氏体-马氏体复相钢嵌体镶固在步骤（4）所得多孔陶瓷/金属耐磨层的嵌入孔中，然后将多孔陶瓷/金属耐磨层通过螺栓、螺纹通孔、螺纹孔固定在基体钢板层上即得镶嵌陶瓷金属复合材料耐磨衬板；

本实施例制备得到的陶瓷/金属复合材料耐磨衬板，耐磨层硬度为56hrc，冲击韧性为18j/cm²；基体层硬度为47.5hrc，冲击韧性为24j/cm²；该陶瓷/金属复合材料耐磨衬板与普通筒体高锰钢衬板在同样的使用条件下不间断使用，本实施例制备得到的陶瓷/金属复合材料耐磨衬板可以使用7.3个月,只需更换多孔陶瓷/金属耐磨层与嵌体而底座基体不动，而普通筒体高锰钢衬板只能使用5个月就需要全部更换掉。

实施例4：如图1~3所示，一种陶瓷/金属复合材料耐磨衬板包括贝氏体-马氏体复相钢嵌体、多孔陶瓷/金属耐磨层、基体钢板，多孔陶瓷/金属耐磨层设置有嵌入孔，贝氏体-马氏体复相钢嵌体镶固在多孔陶瓷/金属耐磨层的嵌入孔中，多孔陶瓷/金属耐磨层固定连接在基体钢板上；

多孔陶瓷/金属耐磨层的厚度为160mm，嵌入孔的深度为160mm；贝氏体-马氏体复相钢嵌体为六棱台，六棱台的高度为160mm，上底面边长为50mm，下底面边长为51mm，嵌入孔与六棱台相匹配；

多孔陶瓷/金属耐磨层上设置有螺纹通孔；基体钢板采用q235a优质钢板，基体钢板厚度为120mm，在多孔陶瓷/金属耐磨层的螺纹通孔相对应的位置设置有螺纹孔，基体钢板、多孔陶瓷/金属耐磨层通过螺栓、螺纹孔、螺纹通孔连接；

多孔陶瓷/金属耐磨层和贝氏体-马氏体复相钢嵌体的组分及组分的重量百分比如表4所示，贝氏体-马氏体复相钢嵌体中剩余部分为铁和不可避免杂质；

表4

该陶瓷/金属复合材料耐磨衬板的制备方法为：

（1）制备多孔陶瓷预制体：按照陶瓷颗粒（陶瓷颗粒为氧化铝和碳化钨）、造孔剂（造孔剂为聚乙烯醇和聚苯乙烯）、粘结剂（粘结剂为酚醛树脂和硅溶胶）的质量比为100:10:20的比例，将粒径为2.5mm的陶瓷颗粒、造孔剂、粘结剂混合均匀并压制成型得到预制体，然后加热至温度为500℃并保温2h去除预制体中的造孔剂（聚乙烯醇和聚苯乙烯）得到多孔陶瓷预制体；

（2）制备多孔陶瓷/金属耐磨层铸坯：采用粘结剂（酚醛树脂）将步骤（1）所得多孔陶瓷预制体粘接在eps模型的底面，然后再用粘结剂将eps模型粘接在浇注系统里，在多孔陶瓷预制体表面涂覆耐火材料（耐火材料为耐火泥），烘干，填充石英砂振实造型，在真空条件下浇注高锰钢（zgmn13-4）金属液，其中浇注温度为1600℃，保温、冷却、退火处理即得多孔陶瓷/金属耐磨层铸坯；其中退火处理为铸坯的温度低于200℃后开箱，待铸坯空冷至室温，进行表面清砂去应力退火，退火温度为600℃，保温3小时后随炉冷却，待冷却至300℃出炉空冷；

（3）制备贝氏体-马氏体复相钢嵌体铸坯：按上述贝氏体-马氏体复相钢嵌体的尺寸制成砂型，按照表1中贝氏体钢的组分熔炼并在温度为1600℃的条件下浇注，退火处理得到贝氏体-马氏体复相钢嵌体铸坯；其中退火处理为铸坯的温度低于200℃后开箱，待铸坯空冷至室温，进行表面清砂去应力退火，退火温度为600℃，保温3小时后随炉冷却，待冷却至300℃出炉空冷；

（4）将步骤（2）所得多孔陶瓷/金属耐磨层铸坯加热至温度为1050℃，保温2.5h，然后水冷，在水中绕不同的方向移动，水的体积为多孔陶瓷/金属耐磨层铸坯体积的8倍以上，待冷却至室温得到多孔陶瓷/金属耐磨层；

（5）将步骤（3）所得贝氏体-马氏体复相钢嵌体铸坯加热至温度为1050℃，保温1.5h，然后交替水冷-空冷处理，其中水冷15s，空冷20s，交替进行，冷却至温度为350℃保温3h，再冷却至室温得到贝氏体-马氏体复相钢嵌体；

（6）将步骤（5）所得贝氏体-马氏体复相钢嵌体镶固在步骤（4）所得多孔陶瓷/金属耐磨层的嵌入孔中，然后将多孔陶瓷/金属耐磨层通过螺栓、螺纹通孔、螺纹孔固定在基体钢板层上即得镶嵌陶瓷金属复合材料耐磨衬板；

本实施例制备得到的陶瓷/金属复合材料耐磨衬板，耐磨层硬度为57hrc，冲击韧性为18j/cm²；基体层硬度为48hrc，冲击韧性为24j/cm²；该陶瓷/金属复合材料耐磨衬板与普通筒体高锰钢衬板在同样的使用条件下不间断使用，本实施例制备得到的陶瓷/金属复合材料耐磨衬板可以使用7.5个月,只需更换多孔陶瓷/金属耐磨层与嵌体而底座基体不动，而普通筒体高锰钢衬板只能使用5个月就需要全部更换掉。