一种铁基稀土硬质合金及其制备方法和应用、铁基稀土硬质合金强化铲齿及其制备方法与流程

本发明涉及铲齿，尤其涉及一种铁基稀土硬质合金及其制备方法和应用、铁基稀土硬质合金强化铲齿及其制备方法。

背景技术：

1、随着社会经济日益发展，工程机械行业也在不断进步，挖掘机作为常用工程机械的一种，铲齿都是其工作时重要的部件，铲齿的使用寿命直接影响着其工作效率和经济效益，优化铲齿性能进而提高铲齿的使用寿命是现阶段工程机械行业的基础。断裂、腐蚀、磨损为铲齿的三大失效形式，其中最常见的也是最主要的失效形式为磨损。铲齿在服役时承受着强烈的挤压、剪切、弯曲等复合冲击载荷和剧烈的磨损，一般铲齿的使用寿命仅为3～4周。这严重限制了机械工程行业的发展，并带来巨大的经济损失。目前，高端铲齿市场长期被国外占据，价格高昂且性价比低。因此，突破和解决铲齿使用寿命低的技术瓶颈，研发低成本、高性能、高耐磨的铲齿是现阶段研发的热点与发展趋势。

2、目前，强化铲齿的主要方法是基体材料的开发与强化材料(铲齿涂覆耐磨材料)的开发。中国专利申请号202010423344.9公开了一种陶瓷增强耐磨铲齿的制备方法，包括：将合金钢原材料放入中频感应炉内熔炼得到钢水，浇注后得到铲齿基体，对磨损部位打磨清洗后涂覆陶瓷料浆，升温固化；所述陶瓷料浆的原料按重量份包括：氧化铝38-42份、碳化硅10-18份、氧化锆7-9份、氧化铬1-5份、纳米碳材料0.1-0.35份、高铝水泥2-4份、碳化钨1-3份、氧化铈0.5-2份和磷酸二氢铝35-55份；所述纳米碳材料为碳纳米管、石墨烯按重量比为1-4：2-5的混合物。该方法虽通过耐磨陶瓷增加铲齿的耐磨性，但陶瓷料浆强化层与铲齿合金基体匹配度较差，结合力差，容易脱落。中国专利cn112111683a(申请号cn202011008891.7)公开了一种铁镍钴型碳化钨耐磨材料，所述硬质相包括粗晶粒碳化钨和细晶粒碳化钨，粗晶粒度≥20μm，细晶粒度≤3μm，所述粘结相粉末包含以下重量份计的组分：铁粉：55～75份，镍粉：15～25份，钴粉：10～20份。制备方法包括：将所述细晶碳化钨与铁粉、镍粉和钴粉高能球磨得到一次料浆；加入粗晶碳化钨再进行高能球磨得到二次料浆；经干燥筛分后加入橡胶溶液混匀；再次进行干燥筛分后得到混合料；经压制成型后烧结，随炉冷却得到所述的铁镍钴型碳化钨耐磨材料。该方法虽然制备出铁镍钴型硬质合金，但是高能球磨降低碳化钨的晶粒度，降低了合金的整体耐磨性能。

3、因而，现有铲齿强化方法面临高性能的基体材料与强化材料成本较高、强化材料与基体的结合方式较难等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种铁基稀土硬质合金及其制备方法和应用、铁基稀土硬质合金强化铲齿及其制备方法，所述铁基稀土硬质合金能够通过简单钎焊方式与铲齿结合，并产生良好的保护作用，实现铲齿的低成本高性能强化。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种铁基稀土硬质合金的制备方法，包括以下步骤：

4、将fe粉、ni粉、co粉与la2o3混合，将所得铁基稀土粘结剂混合料进行第一段球磨混合，向所得混合料浆中直接加入wc粉和成型剂，进行第二段球磨混合后，真空干燥，得到铁基稀土硬质合金混合料；

5、将所述铁基稀土硬质合金混合料依次进行压制成型、烧结和钝化，得到铁基稀土硬质合金。

6、优选的，所述铁基稀土粘结剂混合料中，fe粉、ni粉、co粉与la2o3的质量百分含量为：fe 45～60％；ni 23～35％；co 15～25％；la2o32～7％。

7、优选的，以所述铁基稀土粘结剂混合料和wc粉的总质量百分含量为100％计，所述wc粉的质量百分比为70～85％，所述铁基稀土粘结剂混合料的质量百分比为15～30％。

8、优选的，所述第一段球磨混合的固液比为1kg:150～280ml，球料质量比为(3～5):1，球磨时间为3～10h；所述第二段球磨混合的固液比为1kg:150～280ml，球料质量比为(1～3):1，球磨时间为4～8h。

9、优选的，所述压制成型的压制强度为70～140mpa；所述烧结的温度为1420～1560℃，保温时间为60～90min；所述钝化的时间为1.5～4h。

10、本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的铁基稀土硬质合金。

11、本发明提供了上述技术方案所述铁基稀土硬质合金在铲齿中的应用。

12、本发明提供了一种铁基稀土硬质合金强化铲齿的制备方法，包括以下步骤：

13、将钎料包覆于铁基稀土硬质合金的下端后，嵌入铲齿中，在真空加热条件下进行钎焊，得到铁基稀土硬质合金强化铲齿；

14、所述铁基稀土硬质合金为上述技术方案所述铁基稀土硬质合金；

15、所述铁基稀土硬质合金为长条t型结构，顶端为弧形，下端为梯形。

16、优选的，所述钎料为铝基钎料、银基钎料或铜基钎料；所述真空加热的真空度为1×10-2～1×10-3pa，加热温度为400～1200℃。

17、本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的铁基稀土硬质合金强化铲齿。

18、本发明提供了一种铁基稀土硬质合金的制备方法，本发明采用wc粉作为硬质相，具有良好的耐磨性，铁基粉末作为粘结相，通过合金化镍、钴固溶强化作用，改善粘结相的润湿性与强度，从而形成多元有序固溶体，同时在铁基粘结相中添加稀土氧化物la2o3进行粘结相成分优化，发挥稀土la2o3的增韧与净化晶界的作用，获得硬度高、耐磨性好的粗晶铁基稀土硬质合金。

19、本发明的铁基稀土硬质合金可有效实现对铲齿基体的防护，大幅提升铲齿的硬度、耐磨性和使用寿命，通过简便的钎焊方式将铁基稀土硬质合金与普通铲齿强化复合并获得高强的结合力，将硬质合金的耐磨性与铲齿结合到一起，既保留了铲齿基体的韧性，又具备了高硬高耐磨的性能，实现普通铲齿的高硬度、高耐磨强化，整体工艺简单，便于操作，有利于实现高耐磨铁基稀土硬质合金强化铲齿的规模化批量生产；本发明采用铁基稀土硬质合金强化铲齿，能降低强化铲齿的成本，从而获得最大性价比，解决了关键工程部件铲齿在实际使用过程中硬度低导致的磨损快、更换频繁和性价比低等问题。

20、本发明通过第一段球磨混合混合实现粘结相中铁粉、镍粉、钴粉与稀土la2o3的均匀混合，第二段球磨混合实现wc粉与粘结相混合料的快速均匀混合，大幅减少因球磨导致的wc粉破碎，从而制备出高性能粗晶铁基稀土硬质合金。

技术特征：

1.一种铁基稀土硬质合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铁基稀土粘结剂混合料中，fe粉、ni粉、co粉与la2o3的质量百分含量为：fe45～60％；ni23～35％；co15～25％；la2o32～7％。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以所述铁基稀土粘结剂混合料和wc粉的总质量百分含量为100％计，所述wc粉的质量百分比为70～85％，所述铁基稀土粘结剂混合料的质量百分比为15～30％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一段球磨混合的固液比为1kg:150～280ml，球料质量比为(3～5):1，球磨时间为3～10h；所述第二段球磨混合的固液比为1kg:150～280ml，球料质量比为(1～3):1，球磨时间为4～8h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述压制成型的压制强度为70～140mpa；所述烧结的温度为1420～1560℃，保温时间为60～90min；所述钝化的时间为1.5～4h。

6.权利要求1～5任一项所述制备方法制备得到的铁基稀土硬质合金。

7.权利要求6所述铁基稀土硬质合金在铲齿中的应用。

8.一种铁基稀土硬质合金强化铲齿的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述钎料为铝基钎料、银基钎料或铜基钎料；所述真空加热的真空度为1×10-2～1×10-3pa，加热温度为400～1200℃。

10.权利要求8或9所述制备方法制备得到的铁基稀土硬质合金强化铲齿。

技术总结
本发明提供了一种铁基稀土硬质合金及其制备方法和应用、铁基稀土硬质合金强化铲齿及其制备方法，属于铲齿技术领域。本发明采用超粗WC粉作为硬质相，具有良好的耐磨性，铁基粉末作为粘结相，通过合金化镍、钴的固溶强化作用，改善粘结相的润湿性与强度，从而形成多元有序固溶体，同时在铁基粘结相中添加稀土氧化物La<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;进行粘结相成分优化，发挥稀土La<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;的增韧与净化晶界的作用，可获得硬度高、耐磨性好的粗晶铁基稀土硬质合金；利用该铁基稀土硬质合金强化铲齿，能降低强化铲齿的成本并获得良好的保护作用，从而获得最大性价比，解决了关键工程部件铲齿在实际使用过程中硬度低导致的磨损快、更换频繁和性价比低等问题。

技术研发人员：张帆,杨树忠,洪侃,肖颖奕,唐炜,普建,蓝希鑫,钟兆栋,蒋家发,周新华
受保护的技术使用者：赣州有色冶金研究所有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12