復(fù)合金屬產(chǎn)物的制作方法
【專(zhuān)利摘要】離心鑄造的復(fù)合金屬產(chǎn)物具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸和至少5kg的質(zhì)量，該離心鑄造的復(fù)合金屬產(chǎn)物包括基質(zhì)金屬和遍及該金屬基質(zhì)呈不均勻分布的耐火材料的不溶性固體耐火顆粒。所述顆粒的密度在該基質(zhì)金屬在其鑄造溫度下的密度的30％之內(nèi)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
復(fù)合金屬產(chǎn)物
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本公開(kāi)涉及復(fù)合金屬產(chǎn)物的離心鑄造方法，最終產(chǎn)物的質(zhì)量通常在20到5000kg的 范圍內(nèi)，其含有主金屬基質(zhì)(host metal matrix)--通常為鐵基金屬基質(zhì)，并且包括用來(lái) 增加耐磨性的硬質(zhì)不溶性耐火顆粒的外表面層，該外表面層標(biāo)稱(chēng)厚度為1到20mm。
[0002] 本公開(kāi)還涉及離心鑄造的復(fù)合金屬產(chǎn)物。
【背景技術(shù)】
[0003] 在本公開(kāi)的上下文下，術(shù)語(yǔ)"耐火顆粒"被理解為包括分散于硬基質(zhì)金屬中的下述 九種過(guò)渡金屬中一種或多于一種的高熔點(diǎn)碳化物和/或氮化物和/或硼化物的顆粒:鈦、鋯、 鉿、釩、鈮、鉭、鉻、鉬和鎢，所述基質(zhì)金屬作為粘合相。這些耐火顆粒中的每個(gè)是耐火材料的 顆粒，且在本文中稱(chēng)為"耐火材料"。通常，基質(zhì)金屬是鐵基金屬合金?；|(zhì)金屬還可以是鎳 基和鉆基的超合金。
[0004] 在本公開(kāi)的上下文中，術(shù)語(yǔ)"不溶性的"應(yīng)理解為意指，從每層意義上說(shuō)，耐火材料 在鑄造溫度(對(duì)于鐵基基質(zhì)金屬通常在1200到1600°C范圍內(nèi)）下不溶于基質(zhì)金屬?？赡芫哂?有限的溶解性。然而，就鑄造方法階段和凝固產(chǎn)物中所存在的耐火材料顆粒中可忽略的元 素分離而言，耐火顆?；静煌诨|(zhì)金屬。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在第一方面，公開(kāi)了離心鑄造的復(fù)合金屬產(chǎn)物的實(shí)施方式，該復(fù)合金屬產(chǎn)物具有 旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸且質(zhì)量為至少5kg，通常至少10kg，和更通常為至少20kg，并且包括金屬基質(zhì)和 遍及基質(zhì)金屬呈不均勻分布的耐火材料的不溶性固體顆粒，其中所述顆粒的密度在所述金 屬基質(zhì)在其鑄造溫度下的密度的30 %以內(nèi)，通常在20 %以內(nèi)。
[0006] 復(fù)合金屬產(chǎn)物在整個(gè)凝固材料內(nèi)包括兩個(gè)不同的區(qū)域，即，耐火材料的不溶性固 體顆粒區(qū)域和至少基本不含耐火顆粒的基質(zhì)金屬區(qū)域，其中就鑄造溫度下和凝固產(chǎn)物中所 存在的耐火材料顆粒中可忽略的元素分離而言，耐火顆?；静煌诨|(zhì)金屬。
[0007] 耐火材料的固體顆粒在鑄造溫度下和凝固后不溶于金屬基質(zhì)這一發(fā)明特征使得 本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)方案，諸如JPS632864,其將鐵合金(a)Fe-W、（b)Fe-Mo和(c)Fe-Cr添 加至基質(zhì)鐵基合金，分別形成在常規(guī)鑄造溫度下不同程度地溶于基質(zhì)金屬的（a)碳化鎢、 (b)碳化鉬和(c)碳化鉻。因此，在這些系統(tǒng)中，硬質(zhì)不溶性耐火碳化物在微觀結(jié)構(gòu)中的體積 百分比顯著減少，并且溶解的鎢和/或鉬和/或鉻可不利地且不定量地影響基質(zhì)金屬在室溫 下的物理化學(xué)性質(zhì)(例如，減少韌性和對(duì)熱處理的不同反應(yīng)）。
[0008] 在一些實(shí)施方式中，耐熱顆?？删哂斜然|(zhì)金屬更高的密度，在這種情況下接近 復(fù)合的離心鑄造金屬產(chǎn)物的外表面會(huì)有更高濃度的耐火顆粒。
[0009] 在一些實(shí)施方式中，耐熱顆?？删哂斜然|(zhì)金屬更低的密度，在這種情況下接近 復(fù)合的離心鑄造金屬產(chǎn)物的內(nèi)表面會(huì)有更高濃度的耐火顆粒。
[0010] 在一些實(shí)施方式中，耐火顆粒的不均勻分布可包括在該產(chǎn)物的外或內(nèi)表面層中的 耐火顆粒的第一濃度，其高于該產(chǎn)物的另一層中的耐火顆粒的第二濃度。
[0011] 在一些實(shí)施方式中，產(chǎn)物外表面層中的耐火顆粒的第一濃度可比該產(chǎn)品中標(biāo)定的 耐火材料體積百分比高至少50vol%，通常為至少60vol%，通常為至少70vol%，和更通常 為 50vol% 到 120vol%。
[0012] 在一些實(shí)施方式中，產(chǎn)物外表面層中的耐火顆粒的第一濃度可以是該外表面層總 體積的至少10%，通常至少20%，通常少于40%，和更通常在其10%到40%的范圍內(nèi)。
[0013] 在一些實(shí)施方式中，產(chǎn)物另一層中的耐火顆粒的第二濃度可以是該另一層的總體 積的2 vo 1 %到4.5 vo 1 %的范圍內(nèi)，通常在2 vo 1 %到3.5 vo 1 %范圍內(nèi)。
[0014] 在一些實(shí)施方式中，產(chǎn)物外或內(nèi)表面層可從該外或內(nèi)表面延伸出該產(chǎn)物徑向厚度 的至少5%，通常至少20%，更通常至少25%。
[0015] 在一些實(shí)施方式中，產(chǎn)物外或內(nèi)表面層可從該外或內(nèi)表面延伸出該產(chǎn)物徑向厚度 的少于50%，通常至少40%，更通常少于30%，和更通常少于20%的半徑厚度。
[0016] 在一些實(shí)施方式中，產(chǎn)物外或內(nèi)表面層可從外或內(nèi)表面延伸出至少10mm，通常至 少20mm，通常少于50mm，通常1mm到50mm，和更通常5mm到20mm。
[0017] 在一些實(shí)施方式中，產(chǎn)物外表面層中的耐火顆粒的第一濃度可以在顆粒總體積的 至少5vol%，通常至少lOvol%，通常5vol%到90vol%，和更通常lOvol%到40vol%的范 圍。
[0018] 在一些實(shí)施方式中，產(chǎn)物中耐火顆粒的總濃度可以是產(chǎn)物總體積的至少5vol %， 通常至少lOvol%，和更通常在其5vol%到50vol%的范圍內(nèi)。
[0019] 在一些實(shí)施方式中，產(chǎn)物中耐火顆粒的總濃度可在產(chǎn)物總體積的5 v 〇 1 %到 40vol%的范圍內(nèi)。
[0020] 在一些實(shí)施方式中，產(chǎn)物中耐火顆粒的總濃度可在產(chǎn)物總體積的5 v 〇 1 %到 20vol%的范圍內(nèi)。
[0021] 在一些實(shí)施方式中，耐火顆粒可為一種或多于一種的過(guò)渡金屬的碳化物和/或硼 化物和/或氮化物，其中與物理混合物相反，顆粒是過(guò)渡金屬碳化物和/或硼化物和/或氮化 物的化學(xué)混合物。換言之，就碳化物來(lái)說(shuō)，耐火顆?？删哂忻枋鰹橄率龅念?lèi)型或 (皿 1，2,3)(：類(lèi)型，其中1"是過(guò)渡金屬。下文中進(jìn)一步討論的一個(gè)實(shí)例是(他，11，￥)(：。
[0022] 基質(zhì)金屬可為任何合適的基質(zhì)金屬?；|(zhì)金屬可為鐵基合金，諸如不銹鋼或奧氏 體錳鋼或鑄鐵。基質(zhì)金屬可為非鐵基基質(zhì)金屬，諸如鈦或鈦合金。
[0023] 在一些實(shí)施方式中，基質(zhì)金屬可為包括以下合金中任何一種的合金：
[0024] (a)例如用于回轉(zhuǎn)破碎機(jī)罩的哈德菲爾高錳鋼；
[0025] (b)例如用于泥漿栗軸套管的420C不銹鋼；
[0026] (c)高鉻白鑄鐵。
[0027] 如在一些實(shí)施方式中所用，哈德菲爾高錳鋼可包括：
[0028] l.〇-1.4wt%C,
[0029] 〇.〇-l.〇wt%Si,
[0030] l〇-15wt%Mn,
[0031] 0.0-3.0wt%Mo,
[0032] 0.0-5.0wt%Cr,
[0033] 0.0-2.0wt%Ni,
[0034]剩余物為鐵和附帶的雜質(zhì)。
[0035] 如一些實(shí)施方式中所用，420C不銹鋼可包括：
[0036] 0.3-0.5wt%C,
[0037] 〇.5-1.5wt%Si,
[0038] 0.5-3.0wt%Mn,
[0039] 〇.〇-〇.5wt%Mo,
[0040] l〇-14wt%Cr,
[0041 ] 0.0-1.0wt%Ni,
[0042]剩余物為鐵和附帶的雜質(zhì)。
[0043] 如一些實(shí)施方式中所用，高鉻白鑄鐵可包括：
[0044] 1.5-4.0wt%C,
[0045] 〇.〇-1.5wt%Si,
[0046] 0.5-7.0wt%Mn,
[0047] 0. 〇-1.0wt%Mo,
[0048] 15-35wt%Cr,
[0049] 〇.〇-l.〇wt%Ni,
[0050]剩余物為鐵和附帶的雜質(zhì)。
[0051]復(fù)合金屬產(chǎn)物可為任何適合于離心鑄造且需要高耐磨損性和高韌性性能的產(chǎn)物。 該產(chǎn)物的實(shí)例包括一級(jí)、二級(jí)或三級(jí)破碎機(jī)的回轉(zhuǎn)破碎機(jī)罩、泥漿栗軸套管、破碎機(jī)中使用 的滾筒(包括直徑在lm量級(jí)且徑向壁厚在300到400mm范圍內(nèi)的大直徑滾筒），和破碎機(jī)與栗 的其他組件。
[0052]在第二方面，公開(kāi)了其中第一方面的復(fù)合金屬產(chǎn)物可為一級(jí)、二級(jí)或三級(jí)破碎機(jī) 的回轉(zhuǎn)破碎機(jī)罩的實(shí)施方式。
[0053]在第三方面，公開(kāi)了其中第一方面的復(fù)合金屬產(chǎn)物可為泥漿栗軸套管的實(shí)施方 式。
[0054] 在第四方面，公開(kāi)了離心鑄造復(fù)合金屬產(chǎn)物的方法的實(shí)施方式，該產(chǎn)物具有旋轉(zhuǎn) 對(duì)稱(chēng)軸且質(zhì)量為至少5kg，通常至少10kg，和更通常為至少20kg，并且包括基質(zhì)金屬和耐火 材料的不溶性固體耐火顆粒的不均勻分散體，該方法包括：
[0055] (a)形成包括分散在液態(tài)基質(zhì)金屬中的固體耐火顆粒的漿料，其中耐火顆粒占所 述衆(zhòng)料總體積的5_50vol%，通常5vol%到40vol%，其中耐火顆粒在鑄造溫度下不溶，以及 其中耐火顆粒的密度在所述金屬基質(zhì)在其鑄造溫度下的密度的30%以內(nèi)，通常在20%以 內(nèi)；和
[0056] (b)將所述漿料傾倒入該金屬產(chǎn)物用模具中，并在所述模具中離心鑄造產(chǎn)物，得到 不溶性固體顆粒遍及所述基質(zhì)金屬的不均勻分布。
[0057]在一些實(shí)施方式中，步驟(a)可包括在熔融基質(zhì)金屬中原位形成耐火顆粒和將顆 粒分散于基質(zhì)金屬熔融形式中。
[0058] 在一些實(shí)施方式中，步驟(a)可包括將耐火顆粒添加至金屬基質(zhì)的熔融形式中。
[0059] 在一些實(shí)施方式中，步驟(a)和(b)可在惰性環(huán)境中執(zhí)行，諸如在惰性氣氛中。
[0060] 在一些實(shí)施方式中，步驟(b)可包括通過(guò)在模具內(nèi)形成惰性環(huán)境來(lái)制備模具。
[0061] 在一些實(shí)施方式中，步驟(b)可包括將所述漿料傾倒入模具中之后或者期間使該 模具繞軸旋轉(zhuǎn)，以使產(chǎn)物外表面處或附近或者產(chǎn)物內(nèi)表面處或附近的耐火顆粒的濃度高于 產(chǎn)物中其他位置的顆粒濃度。
[0062] 在一些實(shí)施方式中，步驟（b)可包括以10-120G因子旋轉(zhuǎn)模具，其中G因子（G-factor)是施加在旋轉(zhuǎn)體上的離心力除以重力。
[0063]在一些實(shí)施方式中，步驟(b)可包括以2.5-25m/s的圓周速度旋轉(zhuǎn)模具。
[0064] 在一些實(shí)施方式中，步驟(b)可包括使模具旋轉(zhuǎn)足夠的時(shí)間以實(shí)現(xiàn)固體顆粒遍及 基質(zhì)金屬的不均勻分布。
[0065] 在一些實(shí)施方式中，步驟(b)可包括旋轉(zhuǎn)模具直到金屬基質(zhì)凝固。
[0066] 在一些實(shí)施方式中，步驟(b)可包括在1200-2000°C范圍內(nèi)，通常在1350-1650°C的 范圍內(nèi)的鑄造溫度下，將漿料傾倒入模具中。
[0067] 在一些實(shí)施方式中，該方法可包括選擇生產(chǎn)參數(shù)來(lái)形成步驟(a)的漿料，該漿料具 有用于在步驟(b)中的處理所需的流動(dòng)性。
[0068] 生產(chǎn)參數(shù)可包括耐火材料的顆粒尺寸、反應(yīng)性、密度和溶度中的任何一種或多種， 如本
【申請(qǐng)人】之名提交的國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)PCT/AU2011/000092(W02011/094800)中所描述。該國(guó) 際申請(qǐng)中的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)交叉引用包含在本文中。耐火材料的密度和溶度在以下討論。
[0069] 顆粒耐火材料的密度，相比于液態(tài)的基質(zhì)金屬的密度，在本公開(kāi)的方法中是控制 耐火顆粒在熱基質(zhì)金屬中分散的一個(gè)考慮參數(shù)。
[0070] 基質(zhì)鐵基液態(tài)金屬基質(zhì)在1400°C的標(biāo)稱(chēng)密度為6.9g/cc。當(dāng)25°C下密度為15.7g/ cc的碳化鎢(WC)顆粒形式的耐火顆粒被添加到基質(zhì)鐵基金屬中而形成漿時(shí)，WC顆粒將下沉 到漿的底部。當(dāng)1400°C下密度為4.8g/cc的碳化鈦(TiC)顆粒形式的耐火顆粒被添加到同樣 的基質(zhì)鐵基金屬中而形成漿時(shí)，TiC顆粒將懸浮在漿的頂部。碳化鈮形式的耐火顆粒在1400 °C下的密度為7.7g/cc，相當(dāng)接近基質(zhì)鐵基液態(tài)金屬的密度6.9g/cc，并且與TiC或WC相比較 不易于在該液體基質(zhì)鐵基金屬中發(fā)生上述的分離。
[0071] TiC在25°C下密度為4.9g/cc，完全溶于25°C下密度為7.8g/cc的NbC。因此，25°C下 密度在4.9-7.8g/cc范圍內(nèi)的耐火顆?？赏ㄟ^(guò)選擇具有所需的鈮和鈦含量的(Nb，Ti )C顆粒 得到。
[0072] 碳化鎢(WC)在25°C下的密度為15.7g/cc，大部分溶于NbC、TiC和(Nb，Ti)C中。因 此，25 °C下密度在4.8-15.7g/cc范圍內(nèi)的耐火顆粒可通過(guò)選擇具有所需的鈮、鈦和鎢含量 的(Nb，Ti，W)C顆粒得到。
[0073]以式(Nb，Ti，W)C描述的所有耐火顆粒在1200-1600°C范圍內(nèi)的鑄造溫度都不溶于 液態(tài)鐵基基質(zhì)金屬。
[0074]碳化鈮和碳化鈦具有相似的晶體結(jié)構(gòu)且為同晶型的。
[0075]由以上明顯可見(jiàn)，選擇(Nb，Ti)C化合物中所需的Nb: Ti比率或(Nb，Ti，W)C化合物 中所需的Nb: Ti :W比率可得到所需密度在鐵基基質(zhì)金屬密度20%以內(nèi)的耐火材料。
[0076]基于所有意圖和目的，添加不溶性（即在基質(zhì)液態(tài)金屬中具有最小限度的固體溶 解)耐火顆粒，以便依照本公開(kāi)的方法來(lái)生產(chǎn)復(fù)合金屬產(chǎn)物的離心鑄造鑄件，制得顯示出與 基質(zhì)金屬非常相似的物理化學(xué)性質(zhì)且具有顯著改進(jìn)的耐磨性的產(chǎn)物，這是由于在基質(zhì)金屬 的微觀結(jié)構(gòu)中存在著受控分散的高體積百分比的硬質(zhì)耐火材料顆粒。
[0077]例如，在升高的溫度下，（Nb，Ti，W)C形式的耐火材料在以下形式的液態(tài)基質(zhì)金屬 中的溶度是可以忽略的（〈〇. 3wt % ): (a)液態(tài)哈德菲爾高錳鋼，（b)液態(tài)420C不銹鋼，和（C) 液態(tài)高鉻白鑄鐵。將具有所需密度的(Nb，Ti，W)C添加到這三種基質(zhì)金屬合金中，接著離心 鑄造復(fù)合金屬產(chǎn)物并對(duì)每種金屬基質(zhì)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)熱處理工藝，從而在產(chǎn)物中產(chǎn)生微觀結(jié)構(gòu)， 該微觀結(jié)構(gòu)包括主要的鈮-鈦-鎢碳化物在基質(zhì)金屬中的分散體，該基質(zhì)金屬基本不含鈮、 鈦和鎢，即，分離到液態(tài)基質(zhì)金屬的耐火材料漿料顆粒中的過(guò)渡金屬是可忽略的。
[0078]因此，微粒狀耐火材料對(duì)基質(zhì)金屬的物理性質(zhì)（例如，熔點(diǎn)）和化學(xué)性質(zhì)（例如，對(duì) 熱處理的反應(yīng))的影響是可忽略的。
[0079] 此外，
【申請(qǐng)人】尤其發(fā)現(xiàn)提供具有包括分散于基質(zhì)金屬基體中的碳化鈮顆粒和/或 碳化鈮、碳化鈦和碳化鎢的兩種或多種的化學(xué)(與物理相反)混合物的微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)合金屬 產(chǎn)物，極大地改善了硬質(zhì)金屬材料的抗磨損性，而不會(huì)不利地影響其他合金元素對(duì)復(fù)合金 屬產(chǎn)物的其他特性所具有的貢獻(xiàn)。
[0080] 此外和如以上說(shuō)述，
【申請(qǐng)人】尤其發(fā)現(xiàn)能夠在足夠的程度上相對(duì)于形成復(fù)合金屬產(chǎn) 物基體的基質(zhì)金屬的密度調(diào)節(jié)碳化鈮、碳化鈦和碳化鎢中兩種或多于兩種的化學(xué)混合物顆 粒的密度。這種密度控制的機(jī)會(huì)是關(guān)于硬質(zhì)金屬材料的離心鑄造鑄件的重要發(fā)現(xiàn)。
[0081] 特別地，憑借該發(fā)現(xiàn)，能夠生產(chǎn)具有受控的不均勻分布的復(fù)合金屬產(chǎn)物的離心鑄 造鑄件，即，顆粒偏析于鑄件的各部分中。在期望在硬質(zhì)金屬材料鑄件的表面附近具有高耐 磨顆粒濃度的情況中，這對(duì)于鑄件的最終應(yīng)用是的很重要。
[0082] 此外，
【申請(qǐng)人】發(fā)現(xiàn)形成如下述的復(fù)合金屬產(chǎn)物的鑄件對(duì)于基質(zhì)金屬中鐵基材料的 抗腐蝕性和韌性沒(méi)有明顯的不良影響:該復(fù)合金屬產(chǎn)物的鑄件包括分散于形成該復(fù)合金屬 產(chǎn)物的基體的基質(zhì)金屬中的基于復(fù)合金屬產(chǎn)物的總體積在5-50vol%、通常在5-40vol%、 更通常在5-20vol%范圍中的碳化鈮顆粒和/或碳化鈮、碳化鈦和碳化鎢中兩種或兩種以上 的化學(xué)混合物顆粒。因此，本公開(kāi)使得實(shí)現(xiàn)復(fù)合金屬產(chǎn)物的抗磨損性同時(shí)不失去其他期望 的材料特性成為可能。
[0083] 因此，在第五方面，提供了離心鑄造復(fù)合金屬產(chǎn)物的方法，該產(chǎn)物具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸 且質(zhì)量為至少5kg，并且包括基質(zhì)金屬和不均勻分布的耐火材料的不溶性固體耐火顆粒，該 方法包括：以下述形式添加(a)鈮或(b)鈮、鈦和鎢的兩種或兩種以上到包含基質(zhì)金屬的熔 體中：產(chǎn)生在鑄造溫度下不溶的碳化鈮的固體耐火顆粒，和/或在鑄造溫度下不溶的碳化 鈮、碳化鈦和碳化鎢的兩種或兩種以上的化學(xué)混合物的固體耐火顆粒，其中固體耐火顆粒 在產(chǎn)物總體積的5-50vol%，通常在5-40%，更通常在5-20vol%的范圍內(nèi)；以及在模具中離 心鑄造產(chǎn)物和獲得不溶性固體顆粒遍及所述基質(zhì)金屬的不均勻分布。
[0084] 術(shù)語(yǔ)"碳化鈮和碳化鈦的化學(xué)混合物"和"碳化鈮/鈦"在下文中被理解為是相似 的。此外，術(shù)語(yǔ)"化學(xué)混合物"在本文上下文中被理解為意指碳化鈮和碳化鈦不是以單一金 屬碳化物顆粒存在于混合物中，而是以碳化鈮/鈦的顆粒存在，（Nb，Ti )C。
[0085] 術(shù)語(yǔ)"碳化鈮和碳化鈦和碳化鎢的化學(xué)混合物"和"碳化鈮/鈦/鎢"在下文中被理 解為是相似的。此外，術(shù)語(yǔ)"化學(xué)混合物"在本文上下文中被理解為意指碳化鈮和碳化鈦和 碳化鎢不是以單一金屬碳化物顆粒存在于混合物中，而是以碳化鈮/鈦/鎢的顆粒存在， (Nb,Ti,ff)C〇
[0086]碳化鈮、碳化鈦和碳化鎢各自具有的Vickers硬度為約25Gpa，其比碳化鉻的硬度 (標(biāo)稱(chēng)15GPa)高出約lOGPa。因此，具有包含5-50vol%、通常5-40vol%、更通常5-20vol%的 碳化鈮和/或碳化鈮/鈦和/或碳化鈮/鈦/鎢的微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)合金屬產(chǎn)物具有優(yōu)良的抗磨損 特性。
【申請(qǐng)人】認(rèn)識(shí)到碳化鈮、碳化鈦和碳化鎢以及碳化鈮/鈦和碳化鈮/鈦/鎢對(duì)于復(fù)合金屬 產(chǎn)物中的其他成分基本上是化學(xué)惰性的，這樣這些組分將為產(chǎn)物提供針對(duì)其選定的特性。 例如，將鉻添加至鑄鐵合金仍產(chǎn)生碳化鉻且提供抗腐蝕性。
[0087]鈮、鈦和鎢可被添加至基質(zhì)金屬的熔體中，形成任何合適形式的漿料，記住在復(fù)合 金屬產(chǎn)物中形成碳化鈮和/或碳化鈮/鈦和/或碳化鈮/鈦/鎢的不溶性固體顆粒的需要。
[0088] 例如，所述方法可包括將鐵-鈮的形式的鈮添加至熔體中，例如鐵-鈮顆粒。在這種 情況下，鐵-鈮溶解在熔體中，并且所產(chǎn)生的自由鈮和碳化學(xué)結(jié)合，在熔體中形成不溶性固 體碳化鈮。
[0089] 該方法還可包括將鈮以元素鈮添加至熔體中。
[0090] 該方法還可包括將鈮和鈦以鐵-鈮-鈦添加至熔體中。
[0091 ]該方法還可包括將鈮、鈦和鈦以鐵-鈮-鈦添加至熔體中。
[0092] 該方法還可包括將碳化鈮顆粒形式的鈮添加至熔體中。
[0093] 該方法還可包括將不溶性固體碳化鈮/鈦顆粒形式的鈮和鈦添加至熔體中。
[0094] 該方法還可包括將不溶性固體碳化鈮/鈦/鎢顆粒形式的鈮和鈦和鎢添加至熔體 中。
[0095] 在這些情況的每一種中，凝固的金屬合金可由懸浮在熔體中的碳化鈮和/或碳化 鈮/鈦/鎢顆粒的漿形成。如果這些碳化物在熔體漿中的重量分?jǐn)?shù)太高，則漿的流體特性可 受到不利影響，以致于可能產(chǎn)生熔體的不良鑄件。
[0096]不溶性碳化鈮/鈦固體顆?？蔀橥ㄊ?Nbx，Tiy)C的任何合適的化學(xué)混合物。
[0097]不溶性碳化鈮/鈦/鎢固體顆?？蔀橥ㄊ?Nbx，Tiy，Wz)C的任何合適的化學(xué)混合物。 舉例來(lái)說(shuō)，碳化鈮/鈦/鎢可為(Nbo. 25，Ti 〇. 5Q，Wo. 25) C。
[0098] 鈮和/或鈦和/或鎢可被添加至熔體中，產(chǎn)生碳化鈮或碳化鈮/鈦或碳化鈮/鈦/鎢 在鑄造產(chǎn)物總重的12_33wt%的范圍內(nèi)的不溶性碳化鈮和/或碳化鈮/鈦和/或碳化鈮/鈦/ 鎢固體顆粒。
[0099] 鈮和/或鈦和/或鎢可被添加至熔體中，產(chǎn)生碳化鈮和碳化鈮/鈦和碳化鈮/鈦/鎢 在鑄造產(chǎn)物總重的12_25wt%的范圍內(nèi)的不溶性碳化鈮和/或碳化鈮/鈦和/或碳化鈮/鈦/ 鎢固體顆粒。
[0100] 凝固的硬質(zhì)金屬材料的微觀結(jié)構(gòu)中的碳化鈮和/或碳化鈮/鈦和/或碳化鈮/鈦/鎢 顆粒的量可取決于系統(tǒng)。
[0101]
【申請(qǐng)人】尤其關(guān)注下述固體硬質(zhì)復(fù)合金屬產(chǎn)物，其包括鐵基合金形式的基質(zhì)金屬， 諸如描述為尚絡(luò)白鑄鐵、不鎊鋼和奧氏體尚猛鋼(諸如哈德非爾鋼）的鐵基合金。對(duì)于鐵基 合金而言，在最終復(fù)合金屬產(chǎn)物中，碳化鈮和/或碳化鈮/鈦和/或碳化鈮/鈦/鎢形式的耐火 材料的不溶性固體顆粒的量可以在鑄造復(fù)合金屬產(chǎn)物總體積的5-50VO1 %，通常5-40vol%，更通常5-20vol%的范圍內(nèi)。
[0102] 碳化鈮和/或碳化鈮/鈦和/或碳化鈮/鈦/鎢的顆粒尺寸可在直徑1-150M1的范圍。
[0103] 所述方法可包括用惰性氣體或磁感應(yīng)或任何其他合適的方式攪拌漿料以將碳化 鈮和/或碳化鈮/鈦和/或碳化鈮/鈦/鎢分散的顆粒分散于在漿料中。
[0104] 所述方法可包括將碳化鈮顆粒和/或碳化鈮/鈦/鎢顆粒在惰性條件下(諸如氬覆 蓋)添加至基質(zhì)鐵基金屬的熔體中，以減少在添加至熔體時(shí)碳化鈮和/或碳化鈮/鈦/鎢的氧 化程度。
[0105] 所述方法還可包括將鐵-鈮和/或鐵-鈦和/或鐵-鎢和/或鐵-鈮-鈦-鎢在惰性條件 下(諸如氬覆蓋)添加至熔體中，以減少在添加至熔體時(shí)鈮和/或鈦和/或鎢的氧化程度。
[0106] 在鑄造復(fù)合金屬產(chǎn)物需要碳化鈮/鈦/鎢顆粒的情況下，所述方法還包括在惰性條 件下預(yù)熔化鐵_鈮和鐵_鈦和鐵-鎢和/或鐵-鈮-鈦-鎢，形成作為鐵、鈮、鈦和鎢的均勻化學(xué) 混合物的液相，以及使該化學(xué)混合物凝固。然后可按需要處理該化學(xué)混合物，例如通過(guò)壓碎 到所需的顆粒尺寸，然后將其在惰性條件下添加至熔體(包含碳）中。鐵、鈮、鈦和鎢溶解在 熔體中并與碳化學(xué)結(jié)合，在熔體中形成碳化鈮/鈦/鎢。
[0107]通過(guò)以下詳細(xì)描述并結(jié)合附圖，其他方面、特性和優(yōu)勢(shì)將更明顯，附圖是本公開(kāi)的 一部分且以舉例的方式闡明了所公開(kāi)的發(fā)明原理。
【附圖說(shuō)明】
[0108] 雖然任何其他形式可落入如
【發(fā)明內(nèi)容】
所述的方法和所產(chǎn)生的復(fù)合金屬產(chǎn)物的范 疇，所述方法和所產(chǎn)生的復(fù)合金屬產(chǎn)物的【具體實(shí)施方式】現(xiàn)在將以舉例方式和參照附圖來(lái)描 述，其中：
[0109] 圖1為圖解通常離心鑄造方法的示圖；
[0110] 圖2在與發(fā)明相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作中產(chǎn)生的來(lái)自離心鑄造測(cè)試圓筒"37863"（A05基質(zhì) 金屬+5vo 1 % NbC顆粒)的樣品之一的一部分SEM圖像；
[0111] 圖3包括來(lái)自與發(fā)明相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作中產(chǎn)生的離心鑄造測(cè)試圓筒"37628"、 "37629"和"37630"（A05基質(zhì)金屬+5vol %NbC顆粒)的樣品的光學(xué)圖像的截面圖；
[0112] 圖4為硬度相對(duì)于關(guān)于圖3所述的樣品的外表面到內(nèi)表面的距離的示意圖；
[0113]圖5包括來(lái)自與發(fā)明相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作中產(chǎn)生的離心鑄造測(cè)試圓筒"37631"、 "37632"和"37636"（A05基質(zhì)金屬+12vol %NbC顆粒)的樣品截面的光學(xué)圖像；
[0114] 圖6為硬度相對(duì)于關(guān)于圖5所述的樣品的外表面到內(nèi)表面的距離的示意圖；
[0115] 圖7包括來(lái)自與發(fā)明相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作中產(chǎn)生的離心鑄造測(cè)試圓筒"37634"和 "37635"（A05基質(zhì)金屬+17vol%NbC顆粒)的樣品的截面的光學(xué)圖像；
[0116] 圖8為硬度相對(duì)于關(guān)于圖7所述的樣品的外表面到內(nèi)表面的距離的示意圖；
[0117] 圖9包括來(lái)自與發(fā)明相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作中產(chǎn)生的離心鑄造測(cè)試圓筒A352(C21基質(zhì)金 屬+10vol%NbC顆粒)的樣品的截面的光學(xué)圖像；
[0118] 圖10為在圖9所示樣品在樣品刻蝕后的截面的外層截面的光學(xué)圖像；
[0119] 圖11為離心鑄造測(cè)試圓筒A323圓筒(A49基質(zhì)金屬+15vol%NbC顆粒）的樣品的截 面的光學(xué)圖像;和
[0120] 圖12為硬度相對(duì)于關(guān)于圖11所述的樣品剖面的外表面到內(nèi)表面的距離的示意圖； [0121]圖13為NbC顆粒富集外層厚度相對(duì)于A05基質(zhì)金屬+NbC顆粒的離心鑄造圓筒的總 組成中的NbC標(biāo)稱(chēng)vol %的不意圖；和
[0122]圖14為NbC顆粒富集外層中NbC的vol %相對(duì)于A05基質(zhì)金屬+NbC顆粒的離心鑄造 圓筒的總組成中的NbC標(biāo)稱(chēng)vol %的示意圖。
【具體實(shí)施方式】 [0123] 詳述
[0124] 圖1來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)且以圖表形式說(shuō)明了離心鑄造方法中的基本步驟。
[0125] 這些離心鑄造步驟包括形成熔融熔體和將該熔體傾倒入合適的模具并以所需旋 轉(zhuǎn)速率繞垂直軸旋轉(zhuǎn)模具(在該圖所示布置的情況下），以形成鑄造產(chǎn)物。
[0126] 在另外的布置下，諸如實(shí)施以下描述的實(shí)驗(yàn)操作所使用的布置，鑄造模具水平放 置且模具繞水平軸旋轉(zhuǎn)。
[0127] 在本公開(kāi)的的上下文下，通常熔融熔體包括在基質(zhì)金屬中的硬質(zhì)不溶性固體耐火 顆粒，并且鑄造產(chǎn)物為復(fù)合金屬產(chǎn)物，通常地其質(zhì)量在5kg到5000kg的范圍內(nèi)，具有鐵基金 屬基體(基質(zhì)金屬)并包括在該鐵基金屬基體中不均勻分布的硬質(zhì)不溶性固體耐火顆粒，具 體地，標(biāo)稱(chēng)厚度為l_20mm的硬質(zhì)不溶性固體耐火顆粒的外表面層，該耐火顆粒在表面層的 提供抗磨損性。
[0128] 實(shí)際的離心鑄造條件可基于待鑄造實(shí)際產(chǎn)物的所需特點(diǎn)在任何給定的情況中選 擇。鑄造條件包括(舉例說(shuō)明）模具的旋轉(zhuǎn)速率和旋轉(zhuǎn)時(shí)間、冷卻條件，以及進(jìn)行鑄造的條 件，例如在惰性氣氛中。
[0129] ?耐火顆粒性能要求可包括：
[0130] ?密度大于或小于基質(zhì)鐵基金屬。
[0131] ?硬度超過(guò) 15GPa。
[0132] ?直徑小于500微米，優(yōu)選地小于50微米。
[0133] ? 10_80vol%耐火顆粒存在于硬表面層。
[0134] ?在復(fù)合金屬產(chǎn)物中的耐火顆粒為5_50vol%，通常地5_40vol%，更通常地5-40vol% 〇
[0135] 由本發(fā)明的離心鑄造方法產(chǎn)生的復(fù)合金屬產(chǎn)物只包括以下產(chǎn)物(舉例說(shuō)明）：
[0136] 1.漿料栗軸套管
[0137] ?不銹鋼圓筒
[0138] #尺寸:直徑在25-400mm范圍內(nèi)，壁厚在10-50mm范圍內(nèi)和長(zhǎng)度為2000mm。
[0139] ?外表面層，l-10mm厚，包括高濃度的不溶性硬質(zhì)不溶性耐火顆粒。
[0140] 現(xiàn)有技術(shù)包括硬面焊接不銹鋼圓筒來(lái)獲得近似1mm厚的碳化鎢表面層。然后硬面 層需要研磨/加工來(lái)達(dá)到平滑飾面。
[0141] 依照本發(fā)明離心鑄造漿料栗軸套管允許在一次鑄造操作中制造長(zhǎng)度近似2000mm 并具有所需的光滑硬質(zhì)表面層的圓筒。另外，長(zhǎng)圓筒可被切開(kāi)，以產(chǎn)生大量的長(zhǎng)度在60到 300mm范圍內(nèi)的軸套管。
[0142] 2.回轉(zhuǎn)破碎機(jī)罩的外表面
[0143] 回轉(zhuǎn)破碎機(jī)罩的標(biāo)準(zhǔn)組成為奧氏體高錳鋼(哈德菲爾鋼）。哈德菲爾鋼的初始硬度 近似200布氏硬度(HB)，鋼制品的表面層在使用時(shí)硬化至近似550HB，而內(nèi)部保持較低的硬 度和極高的韌性。硬度為200HB的哈德菲爾鋼的屈服強(qiáng)度約為拉伸強(qiáng)度的1/3。在制品硬化 到550HB發(fā)生之前，嚴(yán)重的塑性變形可在使用中發(fā)生。結(jié)果是，破碎機(jī)罩迅速磨損且在操作 的早期階段經(jīng)歷過(guò)多的塑性變形。所有之前以改善哈德菲爾鋼的初始硬度和屈服強(qiáng)度為目 的嘗試總是導(dǎo)致不可接受的韌性損失和使用中災(zāi)難性分裂的高風(fēng)險(xiǎn)。
[0144] 依照本公開(kāi)離心鑄造哈德菲爾鋼破碎機(jī)罩并在鑄件中形成不溶性固體耐火碳化 物外表面層，同時(shí)在鑄件坯體中保持原始哈德菲爾鋼組成，提供了最小韌性損失的更抗磨 損材料。
[0145] 3.白鑄鐵
[0146]尚心鑄造含有耐火顆粒的尚絡(luò)白鑄鐵廣生具有表面層含有尚濃度的用以改善抗 磨損性的耐火顆粒的復(fù)合金屬產(chǎn)物。
[0147] 4.磨碎棒、錘頭頂端、地面作業(yè)工具(ground engaging tools)
[0148] 由含有耐火顆粒的高鉻白鑄鐵離心鑄造磨碎棒、錘頭頂端、地面作業(yè)工具產(chǎn)生了 含有高濃度的用以改善抗磨損性的耐火顆粒的表面層。
[0149] 實(shí)驗(yàn)工作
[0150] 為了研究發(fā)明，
【申請(qǐng)人】實(shí)施了大量關(guān)于特定耐火材料顆粒，即NbC顆粒在不同的鐵 基基質(zhì)金屬中的實(shí)驗(yàn)工作。
[0151] 具體地，實(shí)驗(yàn)工作研究了NbC顆粒vol%、壁厚和離心力對(duì)離心鑄造產(chǎn)物中NbC富集 區(qū)的影響。
[0152] 在實(shí)驗(yàn)工作中，在水平放置的離心鑄造裝置中離心鑄造了十四個(gè)圓筒。
[0153] 十四個(gè)圓筒形軸套管具有有不同的NbC顆粒濃度和基于鐵的基質(zhì)金屬，如以下簡(jiǎn) 述，經(jīng)離心鑄造、機(jī)械加工，然后進(jìn)行測(cè)試。
[0154] ?四個(gè)A301圓筒(A05基質(zhì)金屬+基于總體積5vol%的NbC顆粒）。
[0155] ?四個(gè)A303圓筒(A05基質(zhì)金屬+基于總體積12vol%的NbC顆粒）。
[0156] ?四個(gè)A304圓筒(A05基質(zhì)金屬+基于總體積17vol%的NbC顆粒）。
[0157] ?-個(gè)A352圓筒(C21基質(zhì)金屬+基于總體積lOvol%的NbC顆粒）。
[0158] ?一個(gè)A323圓筒(A49基質(zhì)金屬+基于總體積15vol%的NbC顆粒）。
[0159] A05是低共熔高Cr鑄鐵，C21是420C不銹鋼，和A49是亞共晶高Cr鑄鐵。A05、C21和 A49鐵基合金的標(biāo)稱(chēng)組成如下，各元素的量以wt%給出：
[0161] 1.結(jié)果和討論
[0162] 具有不同標(biāo)稱(chēng)組成的十二個(gè)基于A05鋼的圓筒在不同的旋轉(zhuǎn)速度(RPM)下離心鑄 造。
[0163] 1.1.四個(gè)A301圓筒(A05基質(zhì)金屬+基于總體積5vol%的NbC顆粒)的離心鑄造
[0164] 在不同的旋轉(zhuǎn)速度或離心力下離心鑄造四個(gè)在低共熔高Cr鑄鐵基質(zhì)金屬中含有 5vol%NbC顆粒的圓筒。鑄造溫度在1400-1500°C范圍內(nèi)。NbC顆粒和基質(zhì)金屬在鑄造溫度下 的密度差為近似12%。圓筒尺寸和鑄造條件列在表1中。
[0165] 表1包含5vol%NbC顆粒的圓筒尺寸和鑄造條件

[0167] 每個(gè)400mm的圓筒被分割成三個(gè)長(zhǎng)度大約為280mm、20mm和100mm的環(huán)。20mm厚的環(huán) 用于檢查和冶金分析。
[0168] 1.1.1?冶金檢查
[0169] 樣品是由每個(gè)20mm厚的環(huán)，通過(guò)在距離大概15mm的兩個(gè)位置切割穿過(guò)厚度并形成 環(huán)的截面制備而成。每次切割垂直于環(huán)的外圓周和內(nèi)圓周進(jìn)行。因此樣品的寬度從外表面 到內(nèi)表面減少。樣品按照標(biāo)準(zhǔn)的冶金程序安裝、磨平和拋光，然后用酸化氯化鐵(AFC)刻蝕 以進(jìn)行冶金檢查。樣品的微觀結(jié)構(gòu)通過(guò)掃描電子顯微鏡檢查。并且，光學(xué)立體顯微鏡用于樣 品的宏觀檢查。
[0170]分析來(lái)自圓筒的樣品證實(shí)，在每中情況中鑄件微觀結(jié)構(gòu)包含A05低共熔高Cr鑄鐵 基質(zhì)金屬和遍及該基質(zhì)金屬不均勻分布的固體NbC顆粒。圖2是樣品之一的截面的SEM圖像。 圖2顯示NbC顆粒在基質(zhì)金屬中的不均勻分布。該圖表明在基質(zhì)金屬中NbC是檢測(cè)不到的。更 具體而言，發(fā)現(xiàn)NbC顆粒在鑄造溫度下和鑄造圓筒狀中是不溶于基質(zhì)金屬的。
[0171] 圖3是來(lái)自圓筒"37628"、"37629"、"37630"和"37655"的樣品截面的光學(xué)圖像。
[0172] 圖3a示出了來(lái)自圓筒"37628"的樣品具有厚度約2mm的NbC顆粒富集外層。在外層 的內(nèi)部，在圖中有三個(gè)編號(hào)為2-4的層。層之間存在分界線。每層約3-5mm厚。層2-4形成了 NbC顆粒濃度低于外層的內(nèi)部區(qū)域。
[0173]圖3b示出了來(lái)自圓筒"37629"的樣品具有相似分層(如帶狀的）結(jié)構(gòu)，但是具有相 比于圖3a更多的層。高NbC顆粒濃度的外層(在圖中以數(shù)字1表示）約2mm厚，且NbC顆粒遍及 樣品均勻分布。外層1和最內(nèi)層(在圖中以數(shù)字6表示)是最不同的，而其之間的層（即圖中的 層2-5)在外觀上是彼此非常相似的，但仍然是由邊界分開(kāi)的不同層。發(fā)現(xiàn)層1和6的微觀結(jié) 構(gòu)彼此以及與層2-5的微觀結(jié)構(gòu)差別很大。發(fā)現(xiàn)層2-5的微觀結(jié)構(gòu)彼此非常相似。每個(gè)層1-6 的厚度約為3_4mm。
[0174]圓筒"37630"是在最高的旋轉(zhuǎn)速度下鑄造的。圖3c顯示樣品具有三層。相比于其他 三個(gè)圓筒的樣品，該鑄件在內(nèi)層具有最低的NbC顆粒濃度。高旋轉(zhuǎn)速度使更多的NbC顆粒到 達(dá)外層，導(dǎo)致所有鑄件的高濃度NbC顆粒層最厚。
[0175] 鑄件"37655"在與圓筒"37628"相同的旋轉(zhuǎn)速度下鑄造，但鑄造有5mm更厚的壁厚。 圖3d顯示來(lái)自圓筒"37655"的樣品中NbC顆粒富集層厚度約為3.5mm，大于來(lái)自圓筒"37628" 的樣品中的厚度。這說(shuō)明即使旋轉(zhuǎn)速度相同，更厚的壁致使NbC顆粒富集區(qū)更厚。
[0176] (a)NbC顆粒富集外層和(b)低NbC顆粒濃度內(nèi)層中的NbC顆粒體積分?jǐn)?shù)是自層中不 同區(qū)域的SEM圖像在100放大倍數(shù)下計(jì)算得到的。表2中示出的值為多個(gè)測(cè)量的平均值。
[0177]表2.在外層和內(nèi)層的NbC顆粒
[0178]
[0179] 根據(jù)表2,很明顯鑄造過(guò)程中旋轉(zhuǎn)速度對(duì)鑄造圓筒的NbC顆粒富集外層具有影響。 來(lái)自圓筒"37630"的樣品，在最高的速度下鑄造，具有最高的層厚度和最高的NbC顆粒體積 分?jǐn)?shù)。來(lái)自圓筒"37629"的樣品，在第二高的速度下鑄造，具有接近的NbC體積分?jǐn)?shù)，但是厚 度幾乎為樣品"37630"層厚度的一半。比較來(lái)自圓筒"37628"和"37655"的樣品，說(shuō)明盡管采 用相同的旋轉(zhuǎn)速度，如果鑄件壁厚更大（即，更多材料），則NbC顆粒富集外層及其體積分?jǐn)?shù) 也更大。
[0180] 此外，所有四個(gè)鑄件在非富集NbC顆粒內(nèi)層中存在NbC顆粒具有相似的水平，集體 描述為每個(gè)樣品的內(nèi)部區(qū)間。在該內(nèi)部區(qū)間觀察到的大多數(shù)NbC顆粒為典型的"中文手跡" 形態(tài)。還觀察到了少量球形的和樹(shù)枝狀的NbC顆粒。
[0181] 1.1.2.硬度和鐵素體測(cè)量
[0182] 在每個(gè)樣品的拋光表面上進(jìn)行負(fù)載10kg的Vickers硬度橫貫測(cè)試（hardness traverse test)。測(cè)量開(kāi)始于每個(gè)樣品的外徑(0D)，然后以1mm的間隔穿過(guò)樣品厚度，結(jié)束 于樣品的內(nèi)徑(ID)。
[0183] 表3示出兩個(gè)區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域的平均硬度和鐵素體讀數(shù)。橫貫硬度分布圖顯示 在圖4中。
[0184] 表3.硬度和鐵素體測(cè)量
[0186]根據(jù)表3和圖4很明顯，每樣品的NbC顆粒富集外層相比該樣品的內(nèi)層區(qū)域顯著更 硬，且最高硬度值通常在各樣品的外層表面處，而且硬度自外表面均勻地減少到約8mm，然 后遍及樣品的剩余部分保持大體上恒定。此外，四個(gè)鑄件的鐵素體測(cè)量結(jié)果顯示NbC顆粒富 集外層的大體趨勢(shì)，即相比形成內(nèi)部區(qū)域的層具有更高的鐵素體測(cè)量值。鐵素體含量上的 差別較小，其中NbC顆粒富集外層在從13到16%的范圍內(nèi)，而內(nèi)部區(qū)域在9到10 %的范圍。
[0187] 1.1.3?總結(jié)
[0188] ?所有四個(gè)A301離心鑄件(A05基質(zhì)金屬+5vol%NbC顆粒)呈現(xiàn)出NbC偏析，致使每 個(gè)樣品的外層具有高NbC顆粒濃度。
[0189] ?所有四個(gè)鑄件呈現(xiàn)出在NbC顆粒富集外層之下的層在邊界上彼此不同。每個(gè)鑄 件具有不同的層數(shù)。
[0190] ?NbC顆粒富集層的厚度和硬度以及NbC顆粒在離心鑄造的圓筒外層中的體積分 數(shù)取決于不同的鑄造參數(shù)，包括鑄造旋轉(zhuǎn)速率和壁厚。
[0191] ?來(lái)自圓筒"37628"和"37655"的樣品在相同的旋轉(zhuǎn)速度下鑄的但是具有不同的 材料質(zhì)量，從而導(dǎo)致不同的尺寸。樣品"37655"具更有稍微厚的NbC顆粒富集外層，并且其包 含穿過(guò)樣品厚度的更多數(shù)目的不同帶狀層。
[0192] ?圓筒"37629"的樣品與圓筒"37628"的樣品相似，盡管其在更高的旋轉(zhuǎn)速率下鑄 造。更快的旋轉(zhuǎn)速率沒(méi)有影響NbC顆粒富集外層的厚度，但是其的確輕微影響了外層中NbC 顆粒的體積分?jǐn)?shù)。
[0193] ?圓筒"37630"的樣品在最快的旋轉(zhuǎn)速度下鑄造，且這在若干特征上直接反映出 來(lái)。樣品具有最厚的NbC顆粒富集層和外層中最高的NbC顆粒體積分?jǐn)?shù)。因此，外層的硬度在 這組圓筒中是最高的記錄。
[0194] ?四個(gè)鑄件的鐵素體測(cè)量顯示出NbC顆粒富集外層的大體趨勢(shì)，即比形成內(nèi)部區(qū) 域的層具有更高的鐵素體測(cè)量值。在鐵素體含量上的差異較小，其中NbC顆粒富集外層的鐵 素體在13到16%的范圍，而內(nèi)部區(qū)域在9到10%的范圍。
[0195] 1.2.四個(gè)A303圓筒(A05基質(zhì)金屬+12vol%NbC顆粒)的離心鑄造
[0196] 四個(gè)圓筒在與以上部分1.1描述的四個(gè)圓筒相同的條件下鑄造，基質(zhì)金屬(A05)相 同，但是總NbC體積分?jǐn)?shù)更高12%。圓筒的尺寸和旋轉(zhuǎn)速度列在表4中。
[0197] 表4.含12vol%NbC的圓筒的任務(wù)編號(hào)和尺寸
[0199] 每個(gè)400mm的圓筒被分割成三個(gè)長(zhǎng)度大約為280mm、20mm和100mm的環(huán)。20mm厚的環(huán) 被用來(lái)檢查和冶金分析。樣品使用以上部分1.1中描述的相同方法制備和測(cè)試。
[0200] 圖5是來(lái)自圓筒"37631"、"37632"、"37633"和"37636"的樣品的光學(xué)圖像。
[0201]由圖5明顯可見(jiàn)，如以上部分1.1中描述的含有低NbC顆粒體積分?jǐn)?shù)的圓筒的情況 般，NbC顆?？缭借T件厚度在基質(zhì)金屬中形成不均勻分布，且樣品的外層具有較高的NbC顆 粒濃度。
[0202]相似地，如以上部分1.1中描述的含有低NbC顆粒體積分?jǐn)?shù)的圓筒的情況般，SEM分 析證實(shí)NbC在基質(zhì)金屬中是無(wú)法檢測(cè)的。更具體地，發(fā)現(xiàn)NbC顆粒在鑄造溫度下和鑄造圓筒 中是不溶于基質(zhì)金屬的。
[0203] NbC顆粒富集外層中NbC顆粒體積分?jǐn)?shù)和外層厚度是自層中不同區(qū)域的SEM圖像在 100放大倍數(shù)下計(jì)算得到的。表5中顯示的值為多個(gè)測(cè)量的平均值。
[0204] 表5.外層厚度和NbC顆粒的平均vol%
[0206] 在每個(gè)樣品的拋光表面上進(jìn)行負(fù)載10kg的Vickers硬度橫貫測(cè)試。測(cè)量開(kāi)始于每 個(gè)樣品的外徑(0D)，然后以1_的間隔穿過(guò)樣品厚度，結(jié)束于樣品的內(nèi)徑(ID)。
[0207] 表6示出兩個(gè)區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域的平均硬度和鐵素體讀數(shù)。橫貫硬度分布圖顯示 在圖6中。
[0208]表6.硬度和鐵素體測(cè)量
[0210]由表5和6以及圖5和6明顯可見(jiàn)，與以上部分1.1中描述的圓筒A301般，圓筒A303的 較高體積百分比得到了相同的基礎(chǔ)結(jié)果。
[0211] 1.3?四個(gè)A304圓筒(A05基質(zhì)金屬+17vol%NbC顆粒）的離心鑄件
[0212]四個(gè)A304圓筒采用了分別與上述部分1.1和1.2描述的圓筒A301和A303相同的條 件來(lái)離心鑄造，具有相同的基質(zhì)金屬A05,但是具有較高的NbC顆粒體積分?jǐn)?shù)。樣品如以上部 分1.1和1.2描述般制備和測(cè)試。僅檢測(cè)三個(gè)圓筒（圓筒"37634"，在920rpm下鑄造，圓筒 "37635"，在llOOrpm下鑄造，圓筒"37636"，在 1280rpm下鑄造）。
[0213] 圖7包括來(lái)自圓筒"37634"和"37635"的樣品的截面的光學(xué)圖像。
[0214] 由圖7明顯可見(jiàn)，如以上部分1.1和1.2中描述的低NbC顆粒體積分?jǐn)?shù)的圓筒的情況 般，NbC顆粒跨越鑄件厚度在基質(zhì)金屬中形成不均勻分布，且樣品的外層具有較高的NbC顆 粒濃度。截面顯示出NbC顆粒富集的外層(或區(qū)域)和低NbC顆粒含量的內(nèi)部區(qū)域(其可包括 由邊界分開(kāi)的多個(gè)層）。
[0215]另外，如以上部分1.1和1.2中描述的低NbC顆粒體積分?jǐn)?shù)的圓筒的情況般，SEM分 析證實(shí)NbC在基質(zhì)金屬中是無(wú)法檢測(cè)的。更具體地，發(fā)現(xiàn)NbC顆粒在鑄造溫度下和鑄造圓筒 中是不溶于基質(zhì)金屬的。
[0216] 測(cè)試工作表明，圓筒"37634"、"37635"和"37636"的樣品中NbC顆粒富集外層的厚 度分別為12mm、13mm和15mm。
[0217] 這些樣品外層中的NbC顆粒體積濃度為圓筒"37634" 28%，圓筒"37635" 25%，以及 圓筒 "37636" 29 %。
[0218]表7示出了來(lái)自圓筒"37634"和"37635"的樣品的各內(nèi)部和外部區(qū)域的平均硬度和 鐵素體讀數(shù)。橫貫硬度分布圖顯示在圖8中。
[0219]表7.硬度和鐵素體讀數(shù)
[0221] 由表7和圖7-8明顯可見(jiàn)，如以上部分1.1和1.2中描述的圓筒A301和A303般，圓筒 A304的高體積百分比得到了相同的基礎(chǔ)結(jié)果。
[0222] 1.4.A352圓筒(C21基質(zhì)金屬+10vol%NbC顆粒)的離心鑄件
[0223] 一個(gè)A352圓筒由基質(zhì)金屬C21和lOvol%的NbC顆粒離心鑄造。
[0224] 樣品如上所述制備和測(cè)試。
[0225] 圖9包括圓筒A352樣品的截面的光學(xué)圖像。
[0226] 由圖9明顯可見(jiàn)，如上述的其他測(cè)試圓筒的情況般，NbC顆粒穿過(guò)鑄件厚度在基質(zhì) 金屬中形成不均勻分布，且樣品的外層具有較高的NbC顆粒濃度。
[0227] 另外，如上述的其他測(cè)試圓筒的情況般，SEM分析證實(shí)NbC在基質(zhì)金屬中是無(wú)法檢 測(cè)的。更具體地，發(fā)現(xiàn)NbC顆粒在鑄造溫度下和鑄造圓筒中是不溶于基質(zhì)金屬的。
[0228]如圖9所不，尚bC富集層厚為20mm，為樣品總徑向厚度的50%。發(fā)現(xiàn)了樣品包含約 25vol% 的NbC 顆粒。
[0229] 在刻蝕后，三個(gè)20mm厚的NbC顆粒富集外層的亞層被標(biāo)記，且顯示在圖10中。圖10 顯示在離心鑄造過(guò)程中，跨越該亞層時(shí)發(fā)生定向性凝固。發(fā)現(xiàn)了圓柱結(jié)構(gòu)對(duì)于鑄件的抗磨 損性具有重要的貢獻(xiàn)。
[0230] 1.5.六323圓筒以49基質(zhì)金屬+15￥〇1%他(：顆粒)的離心鑄造。
[0231] 一個(gè)A323圓筒由基質(zhì)金屬A49和15vol%的NbC顆粒離心鑄造。樣品如上所述制備 和測(cè)試。
[0232] 1.5.1.冶金檢查
[0233] 圖11包括A323圓筒樣品截面的光學(xué)圖像。由圖11明顯可見(jiàn)，如上述其他測(cè)試圓筒 的情況般，NbC顆粒貫穿鑄件厚度在基質(zhì)金屬中形成不均勻分布，且樣品的外層具有較高的 NbC顆粒濃度。
[0234] 此外，如上述其他測(cè)試圓筒的情況般，SEM分析證實(shí)NbC在基質(zhì)金屬中是無(wú)法檢測(cè) 的。更具體地，發(fā)現(xiàn)NbC顆粒在鑄造溫度下和鑄造圓筒中是不溶于基質(zhì)金屬的。
[0235] 由圖11明顯可見(jiàn)，NbC顆粒富集外層沿著圓的整個(gè)外邊緣是非常不同的帶。這在宏 觀和微觀水平都是可見(jiàn)的。
[0236]已發(fā)現(xiàn)NbC顆粒富集外層的深度沿著圓周是一致的，在約7-8mm處，即，樣品徑向厚 度的約25-30%。還發(fā)現(xiàn)該外層的NbC體積分?jǐn)?shù)在檢查區(qū)域一致，約為外層總體積的28-31%〇
[0237] 除了NbC濃度，發(fā)現(xiàn)外層和內(nèi)層的微觀結(jié)構(gòu)具有其他顯著的不同。在NbC顆粒富集 外層中的NbC顆粒大多數(shù)為圓的，沒(méi)有任何尖銳的邊緣，然而內(nèi)層的那些顆粒具有各種各樣 的形狀，包括從圓形到非常尖的樹(shù)枝形狀。NbC顆粒富集外層和其他層的基體結(jié)構(gòu)可主要由 在基體的奧氏體枝狀晶體中存在/缺少"中文手跡"類(lèi)型的NbC顆粒結(jié)構(gòu)來(lái)區(qū)分。該NbC結(jié)構(gòu) 類(lèi)型被發(fā)現(xiàn)廣泛地存在于內(nèi)層，但其幾乎不存在于NbC顆粒富集的外層。這導(dǎo)致NbC顆粒富 集外層和內(nèi)層的熱特性不同。
[0238] 在NbC顆粒富集外層和內(nèi)層的邊界處發(fā)現(xiàn)了非常獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)。該微觀結(jié)構(gòu)的 特征在于NbC顆粒主要為交叉形狀的（樹(shù)枝狀的）。該區(qū)域的一些顆粒類(lèi)似于圓形和樹(shù)枝狀 的混合形狀。
[0239] 1.5.2.硬度&鐵素體
[0240] 在兩個(gè)樣品的拋光表面上進(jìn)行負(fù)載10kg的Vickers硬度橫貫測(cè)試。測(cè)量開(kāi)始于樣 品的最外邊緣，然后以1_的間隔穿過(guò)鑄件的厚度，結(jié)束于樣品的最內(nèi)邊緣。表8示出每個(gè)樣 品的NbC顆粒富集外層和內(nèi)層的平均硬度和鐵素體讀數(shù)。每個(gè)樣品的NbC顆粒富集外層在表 中被描述為"外部區(qū)域"，而每個(gè)樣品的內(nèi)層在表中被描述為"內(nèi)部區(qū)域"。橫貫硬度分布圖 顯示在圖12中。
[0241] 表8.硬度和鐵素體測(cè)量
[0243]對(duì)于每個(gè)樣品而言，NbC顆粒富集外層(外部區(qū)域）中較高的NbC顆粒濃度自然導(dǎo)致 比內(nèi)部區(qū)域更高的硬度。硬度結(jié)果與體積分?jǐn)?shù)結(jié)果相關(guān)，其中樣品4719CC-B中的較高的NbC 體積分?jǐn)?shù)使其硬度結(jié)果高于樣品4719CC-A。每個(gè)樣品的兩個(gè)區(qū)域之間的鐵素體含量無(wú)顯著 差別。
[0244] 參照?qǐng)D12,硬度橫貫測(cè)試顯示對(duì)于兩種樣品而言，在樣品最外邊緣(如兩個(gè)測(cè)試中 的第一測(cè)試點(diǎn))處的硬度最高，而在兩個(gè)區(qū)域邊界處的硬度約為425Vicke rS。內(nèi)部(體相）區(qū) 域在遍及其大多數(shù)厚度維持一致的硬度。
[0245] 2 ?總結(jié)
[0246] 2.4.功能性分級(jí)材料
[0247] 在以上概述的測(cè)試工作中，離心鑄造含一系列NbC顆粒體積百分的基質(zhì)金屬(A05、 A49和C21)并檢查。結(jié)果被總結(jié)和顯示在表9中。
[0248] 表9.離心鑄造 A300族合金總結(jié)
[0250]鑄件的NbC顆粒富集外層中的耐火顆粒的體積分?jǐn)?shù)高達(dá)外層體積的31 %。此外，高 旋轉(zhuǎn)速度增加了 NbC的vol%，但效果通常非常小。在每個(gè)鑄件的內(nèi)部區(qū)域，NbC顆粒的體積 百分比在2-6%的范圍變化。
[0251]分析NbC顆粒富集外層的厚度和產(chǎn)物組成中NbC的總vol %之間的關(guān)系，以及NbC顆 粒富集外層中NbC的vol%和產(chǎn)物組成中NbC的總vol%之間的關(guān)系，并將結(jié)果分別呈現(xiàn)在圖 13和14中。
[0252] 由圖可見(jiàn)：
[0253] (a)已發(fā)現(xiàn)每個(gè)離心鑄造圓筒的NbC富集外層的厚度直接取決于產(chǎn)物組成中標(biāo)稱(chēng) 體相NbC含量(見(jiàn)圖13);和
[0254] (b)已發(fā)現(xiàn)每個(gè)離心鑄造圓筒的NbC顆粒富集外層中的最終NbC含量取決于產(chǎn)物組 成中標(biāo)稱(chēng)體相NbC含量，對(duì)于具體的A05基質(zhì)金屬，外層中NbC含量趨于穩(wěn)定在約28-30%的 最高含量，并比圖14所覆蓋的跨越標(biāo)稱(chēng)NbC vo 1 %范圍的整個(gè)產(chǎn)物中的耐火材料的標(biāo)稱(chēng)體 積百分比高出5CK120vol % 〇
[0255] 還發(fā)現(xiàn)在每個(gè)離心鑄造圓筒中NbC顆粒富集外層的厚度和NbC顆粒濃度與在50-102范圍的鑄造 G-因子無(wú)關(guān)。
[0256] 在上述的優(yōu)選實(shí)施方式的描述中，為清楚起見(jiàn)采取了特定的術(shù)語(yǔ)。然而，本發(fā)明并 非意圖受限于所選擇的特定術(shù)語(yǔ)，并且應(yīng)理解每個(gè)特定術(shù)語(yǔ)包括所有以相似的方式操作來(lái) 達(dá)到相似的技術(shù)目的的技術(shù)等同物。術(shù)語(yǔ)諸如"前"和"后"、"內(nèi)"和"外"、"上"、"下"、"上部" 和"下部"及類(lèi)似術(shù)語(yǔ)作為方便詞匯用來(lái)提供參考點(diǎn)，并非被解釋為限制性術(shù)語(yǔ)。
[0257]在本說(shuō)明書(shū)中提及的任何現(xiàn)有出版物(或源于其的信息）或任何已知物質(zhì)并非而 且不應(yīng)被作為承認(rèn)或認(rèn)可或以任何形式暗示現(xiàn)有出版物（或源于其的信息）或已知物質(zhì)構(gòu) 成本說(shuō)明書(shū)相關(guān)領(lǐng)域的公知常識(shí)。
[0258]在本說(shuō)明書(shū)中，詞語(yǔ)"包括（comprising)"被理解為是"開(kāi)放式"的，即，"包括 (including)"的意思，并因此不限于"封閉式"涵義，即"僅由......組成（consisting only of)"的意思。相應(yīng)的含義適用于相應(yīng)的詞語(yǔ)同時(shí)出現(xiàn)的"包括（comprise )" "包括的 (comprised)"和"包括（comprise)s"。
[0259] 此外，在前只描述了發(fā)明的一些實(shí)施例，和在不偏離公布實(shí)施例范圍和精神的前 提下對(duì)其做出的變化，改進(jìn)，增加和/或改變，實(shí)施例是說(shuō)明性的和不是限制的。
[0260] 而且，發(fā)明是連同目前被認(rèn)為最實(shí)用和優(yōu)選的實(shí)施方式來(lái)描述的，應(yīng)理解本發(fā)明 不被限制在公開(kāi)的實(shí)施方式中，但相反地，意圖覆蓋在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的多種改進(jìn)和 等價(jià)設(shè)置。同樣，上述各種實(shí)施方式可與其他實(shí)施方式協(xié)同實(shí)施，如一個(gè)實(shí)施方式的方面可 結(jié)合另一個(gè)實(shí)施方式的方面來(lái)實(shí)現(xiàn)其他的實(shí)施方式。此外，每個(gè)獨(dú)立特征或任何給定集合 的組分可組成另外的實(shí)施方式。
[0261] 舉例說(shuō)明，盡管上述本發(fā)明實(shí)施方式包括包括不同種類(lèi)的鋼(諸如不銹鋼或奧氏 體錳鋼)作為基質(zhì)金屬，但本發(fā)明不限制于這種類(lèi)型的基質(zhì)金屬并延伸到任何合適的基質(zhì) 金屬。舉例說(shuō)明，基質(zhì)金屬可包含過(guò)渡金屬元素1';1、0、21'、批、￥、他和13中任一種或多種。 [0262]再舉例說(shuō)明，盡管上述本發(fā)明實(shí)施方式集中在NbC作為耐火材料的不溶固體顆粒 材料，但本發(fā)明還延伸到其他耐火材料。
[0263]再舉例說(shuō)明，盡管上述本發(fā)明實(shí)施方式中集中在NbC顆粒，其密度高于基質(zhì)金屬的 密度，從而朝向復(fù)合金屬產(chǎn)物的外表面具有更高濃度的耐火顆粒，但本發(fā)明還延伸到具有 比基質(zhì)金屬密度低的耐火顆粒實(shí)施方式，從而朝向復(fù)合金屬產(chǎn)物的內(nèi)表面具有更高的耐火 顆粒濃度。
[0264]再舉例說(shuō)明，盡管上述實(shí)驗(yàn)操作在離心鑄造圓筒上執(zhí)行，但可容易地理解本發(fā)明 不限于該特定形狀鑄體并延伸到可被離心鑄造的任何形狀產(chǎn)物。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 離心鑄造的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸和至少20kg的質(zhì)量，并且包括金屬基 質(zhì)和遍及所述基質(zhì)金屬呈不均勻分布的耐火材料的不溶性固體顆粒，其中所述顆粒的密度 在所述金屬基質(zhì)在其鑄造溫度下的密度的20%之內(nèi)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其中耐火顆粒的不均勻分布包括在所述產(chǎn)物 的外或內(nèi)表面層中的第一顆粒濃度高于該產(chǎn)物另一層中的第二顆粒濃度。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其中在產(chǎn)物外表面層中的耐火顆粒的第一濃 度在外表面層總體積的10-40vol %的范圍內(nèi)。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其中在產(chǎn)物的另一層中的耐火顆粒的第二 濃度在該另一層總體積的2-4.5vo 1 %的范圍內(nèi)。5. 根據(jù)權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其中在產(chǎn)物外表面層中的耐火顆 粒第一濃度相比產(chǎn)物中耐火材料的標(biāo)稱(chēng)體積百分比高出50-120vol %。6. 根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其中產(chǎn)物的外或內(nèi)表面層從產(chǎn)物 的外或內(nèi)表面延伸出少于50 %的產(chǎn)物徑向厚度。7. 根據(jù)權(quán)利要求2-6中任一項(xiàng)所述的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其中產(chǎn)物的外或內(nèi)表面層從產(chǎn)物 的外或內(nèi)表面延伸出l_50mm。8. 根據(jù)權(quán)利要求2-7中任一項(xiàng)所述的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其中產(chǎn)物外表面層中的耐火顆粒 第一濃度在所述顆?？傮w積的5-90%的范圍內(nèi)。9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其中產(chǎn)物中耐火顆粒的總濃度在 產(chǎn)物總體積的5-50vol %的范圍內(nèi)，通常在5-40vol %的范圍內(nèi)。10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其質(zhì)量為至少50kg。11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其質(zhì)量為至少75kg。12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其中耐火顆粒的密度為金屬基 質(zhì)在其鑄造溫度下的密度的15%之內(nèi)。13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其中耐火顆粒為一種或多于一 種過(guò)渡金屬的碳化物和/或硼化物和/或氮化物，其中與物理混合物相反，所述顆粒為所述 過(guò)渡金屬的碳化物和/或硼化物和/或氮化物的化學(xué)混合物。14. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其中基質(zhì)金屬為鐵基合金，諸如 不銹鋼或奧氏體錳鋼或鑄鐵。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其中所述基質(zhì)金屬為包括下列合金中任何 一種的合金： (a) 例如用于回轉(zhuǎn)破碎機(jī)罩的哈德菲爾高錳鋼； (b) 例如用于泥漿栗軸套管的420C不銹鋼； (C)尚絡(luò)白鑄鐵。16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其中所述基質(zhì)金屬為包括下列的哈德菲爾 尚猛鋼： 1.0-1.4wt%C, 0.0-1.0wt%Si, l〇-15wt%Mn, 0.0-3. Owt %Mo, 0.0-5.0wt%Cr, 0.0-2.0wt%Ni, 剩余物為鐵和附帶的雜質(zhì)。17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其中所述基質(zhì)金屬為包括下列的420C不銹 鋼： 0.3-0.5wt%C, 0.5-1.5wt%Si, 0.5-3. Owt %Mn,0.〇-〇. 5wt%Mo, 10-14wt%Cr, 0.0-1. Owt %Ni, 剩余的為鐵和附帶的雜質(zhì)。18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其中所述基質(zhì)金屬為包括下列的高鉻白鑄 鐵： 1.5-4.0wt%C, 0.0-1.5wt%Si, 0.5-7. Owt %Mn, 0.0-1. Owt %Mo, 15-35wt%Cr, 0.0-1. Owt %Ni, 剩余物為鐵和附帶的雜質(zhì)。19. 根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其中所述基質(zhì)金屬為非鐵基金 屬。20. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其包括一級(jí)、二級(jí)或三級(jí)破碎機(jī) 的回轉(zhuǎn)磨碎機(jī)罩。21. 根據(jù)權(quán)利要求1-19中任一項(xiàng)所述的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其包括泥漿栗軸套管。22. 離心鑄造的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸和至少20kg的質(zhì)量，并且包括金屬基 質(zhì)和遍及基質(zhì)金屬呈不均勻分布的耐火材料的不溶性固體顆粒，其中所述顆粒的密度在金 屬基質(zhì)在其鑄造溫度下的密度的30%之內(nèi)。23. 離心鑄造的復(fù)合金屬產(chǎn)物，其具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸和至少5kg的質(zhì)量，并且包括金屬基 質(zhì)和遍及基質(zhì)金屬呈不均勻分布的耐火材料的不溶性固體顆粒，其中所述顆粒的密度在所 述金屬基質(zhì)在其鑄造溫度下的密度的20%之內(nèi)。24. 離心鑄造復(fù)合金屬產(chǎn)物的方法，所述復(fù)合金屬產(chǎn)物具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸和至少20kg的 質(zhì)量，并且包括基質(zhì)金屬和耐火材料的不溶性固體耐火顆粒的不均勻分散體，所述方法包 括： (a) 形成包括分散在液態(tài)基質(zhì)金屬中的固體耐火顆粒的漿料，其中耐火顆粒占所述漿 料總體積的5-50vol %，耐火顆粒在鑄造溫度下不溶，以及耐火顆粒的密度在金屬基質(zhì)在其 鑄造溫度下的密度的20%以內(nèi)；和 (b) 將所述漿料傾倒入產(chǎn)物用模具中，并在所述模具中離心鑄造產(chǎn)物，得到不溶性固體 顆粒遍及所述基質(zhì)金屬的不均勾分布。25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的離心鑄造復(fù)合金屬產(chǎn)物的方法，其中步驟(a)和(b)在惰性 環(huán)境中進(jìn)行。26. 根據(jù)權(quán)利要求24或25所述的離心鑄造復(fù)合金屬產(chǎn)物的方法，包括通過(guò)在模具中形 成惰性環(huán)境來(lái)制備模具。27. 根據(jù)權(quán)利要求24到26中任一項(xiàng)所述的離心鑄造復(fù)合金屬產(chǎn)物的方法，其中步驟(b) 包括將所述漿料傾倒入模具中之后和/或期間使該模具繞軸旋轉(zhuǎn)，以使產(chǎn)物外表面處或附 近或者產(chǎn)物內(nèi)表面處或附近的耐火顆粒的濃度高于產(chǎn)物中其他位置的顆粒濃度。28. 根據(jù)權(quán)利要求24到27中任一項(xiàng)所述的離心鑄造復(fù)合金屬產(chǎn)物的方法，其中步驟(b) 包括以10-120G因子旋轉(zhuǎn)模具。29. 根據(jù)權(quán)利要求24到28中任一項(xiàng)所述的離心鑄造復(fù)合金屬產(chǎn)物的方法，其中步驟(b) 包括以2.5-25米/秒的圓周速度旋轉(zhuǎn)模具。30. 根據(jù)權(quán)利要求24到29中任一項(xiàng)所述的離心鑄造復(fù)合金屬產(chǎn)物的方法，其中步驟(b) 包括旋轉(zhuǎn)模具直到基質(zhì)金屬凝固。31. 根據(jù)權(quán)利要求24到30中任一項(xiàng)所述的離心鑄造復(fù)合金屬產(chǎn)物的方法，其中步驟(b) 包括使模具旋轉(zhuǎn)足夠的時(shí)間以實(shí)現(xiàn)固體顆粒遍及基質(zhì)金屬的不均勻分布。32. 根據(jù)權(quán)利要求24到31中任一項(xiàng)所述的離心鑄造復(fù)合金屬產(chǎn)物的方法，其中步驟(b) 包括在1200-1650°C范圍，通常在1350-1550°C范圍內(nèi)的鑄造溫度下將所述漿料傾倒入模具 中。33. 根據(jù)權(quán)利要求24到32中任一項(xiàng)所述的離心鑄造復(fù)合金屬產(chǎn)物的方法，其中復(fù)合金 屬產(chǎn)物的質(zhì)量為至少50kg。34. 根據(jù)權(quán)利要求24到33中任一項(xiàng)所述的離心鑄造復(fù)合金屬產(chǎn)物的方法，其中復(fù)合金 屬產(chǎn)物的質(zhì)量為至少75kg。35. 根據(jù)權(quán)利要求24到34中任一項(xiàng)所述的離心鑄造復(fù)合金屬產(chǎn)物的方法，其中耐火顆 粒的密度在所述金屬基質(zhì)在其鑄造溫度下的密度的15%以內(nèi)。36. 離心鑄造復(fù)合金屬產(chǎn)物的方法，所述復(fù)合金屬產(chǎn)物具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸和至少20kg的 質(zhì)量，并且包括基質(zhì)金屬和耐火材料的不溶性固體耐火顆粒的不均勻分散體，所述方法包 括： (a) 形成包括分散在液態(tài)基質(zhì)金屬中的固體耐火顆粒的漿料，其中耐火顆粒占所述漿 料總體積的5-50vol %，耐火顆粒在鑄造溫度下不溶，以及耐火顆粒的密度在金屬基質(zhì)在其 鑄造溫度下的密度的20%以內(nèi)；和 (b) 將所述漿料傾倒入產(chǎn)物用模具中，并在所述模具中離心鑄造產(chǎn)物，得到不溶性固體 顆粒遍及所述基質(zhì)金屬的不均勾分布。37. 離心鑄造復(fù)合金屬產(chǎn)物的方法，所述復(fù)合金屬產(chǎn)物具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸和至少5kg的質(zhì) 量，并且包括基質(zhì)金屬和耐火材料的不溶性固體耐火顆粒的不均勻分散體，所述方法包括： (a) 形成包括分散在液態(tài)基質(zhì)金屬中的固體耐火顆粒的漿料，其中耐火顆粒占所述漿 料總體積的5-50vol %，耐火顆粒在鑄造溫度下不溶，以及耐火顆粒的密度在金屬基質(zhì)在其 鑄造溫度下的密度的20%以內(nèi)；和 (b) 將所述漿料傾倒入產(chǎn)物用模具中并在所述模具中離心鑄造產(chǎn)物，得到不溶性固體 顆粒遍及所述基質(zhì)金屬的不均勾分布。38.離心鑄造復(fù)合金屬產(chǎn)物的方法，所述復(fù)合金屬產(chǎn)物具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸和至少5kg的質(zhì) 量，并且包括基質(zhì)金屬和不均勻分布的耐火材料的不溶固體顆粒，所述方法包括:將(a)鈮 或(b)鈮、鈦和鎢中的兩種或多于兩種以下述形式添加到包含基質(zhì)金屬的熔體中：產(chǎn)生在鑄 造溫度下不溶的碳化鈮的固體耐火顆粒和/或在鑄造溫度下不溶的碳化鈮、碳化鈦和碳化 鎢的兩種或多于兩種的化學(xué)混合物的固體耐火顆粒，其中所述固體耐火顆粒在所述產(chǎn)物的 總體積的5-50vol %的范圍內(nèi)；和在所述模具中離心鑄造產(chǎn)物，并得到遍及所述基質(zhì)金屬的 不均勻分布。
【文檔編號(hào)】C22C37/00GK105899311SQ201480071708
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年12月30日
【發(fā)明人】湯心虎, K.F.多爾曼
【申請(qǐng)人】偉爾礦物澳大利亞私人有限公司