①课题来源与背景 课题组针对鹤岗广新机械有限公司提出的研究内容及东北地区以及我国的煤矿、电力、建材、机械、冶金等行业物料破碎过程中所需要的衬板、颚板、锤头等易磨损零部件进行了广泛的调研，特别是对降低成本和能耗的新技术进行了反复讨论，发挥学校与企业间长期合作优势和较为扎实的研究基础，以提高金属耐磨材料研发能力，推动我国耐磨材料产业发展为宗旨，围绕着"高铬铸铁/铸钢"、"高碳合金钢/普通铸钢"等双金属复合铸造产品进行了深入的研究。利用双金属复合材料开发的锤式破碎机锤头、颚式破碎机齿板、球磨机衬板已相继获得成功，其耐磨性得到了成倍的提高，可节约大量钢材，并取得了显著的经济效益。 ②技术原理及性能指标 双金属复合材料是利用复合技术使两种不同物理、化学性能的金属在整个接触面上相互牢固地结合在一起，从而获得的一种新型材料。它克服了两种金属各自的缺点，发挥两种金属的优点，使部件具有特殊的性能以适应各种恶劣工况，延长部件使用寿命。 图1-1是双金属复合材料结合处的微观组织，可以看出，界面区域的宽度很小，两种金属结合良好；由于在高碳钢浇注时低碳钢已经结晶，在高温铁水作用下，低碳钢只是表面熔化很薄的一层，结合区复合界面交界线呈犬牙交错状，发生了熔融和相互渗透，组织致密，证实了中间结合面得到了有效的冶金结合，复合界面没有发生冲混现象。 图1-1双金属复合材料结合处的微观组织 冲击韧性ak平均值为16 J ；高碳钢层HRC为51－57，融合区HRC为47－51，低碳钢层HRC为45－48。从实验结果可以看出，双金属结合处的冲击韧性比高碳低合金贝氏体抗磨钢高；融合区的硬度比高碳低合金贝氏体抗磨钢低，比中碳钢低合金贝氏体抗磨钢高，这正适合于零件的工况要求。 ③技术的创造性与先进性 ⑴ 以C、Mn、Si、Cr合金为主，添加少量的Mo和Re等，探索出价格低廉、工艺简单，力学性能优异的双液双金属复合铸造生产工艺； ⑵ 通过优化铸造工艺，提出了液膜衔接法，保证结晶界面与基体具有一定的温度梯度和一定厚度及均匀、完整的冶金结合界面，制备出具有无混料、大复合界面的双金属复合铸件，为双金属复合材料的界面设计和制备、先进抗磨复合材料的工业化、实用化提供理论依据和实用技术； ⑶ 针对国内磨损材料现状，以双液双金属复合铸造技术为基础，着重研究了"双金属复合铸造衬板"、"双金属复合铸造锤头"、 "双金属复合铸造颚板"等耐磨产品，替代原有材料，显著提高产品的使用寿命，减少装拆机的时间，提高生产效率，有效的节约资源和能源，减少气体排放。 ④技术的成熟程度，适用范围和安全性 该技术已经成熟，主要用于矿山、交通、电力等矿石粉碎行业，安全、节能、环保深受用户好评。 ⑤应用情况及存在的问题 已经在国内鹤岗广新机械有限公司等10余家企业应用，产品的使用寿命比原材料提高3-6倍。由于是两种金属先后浇注到铸型中，所以不宜实现自动化。目前课题组正在研究浇注温度场的自动控制装置，如果能够实现智能自动控制，则可实现大批量生产。 ⑥本课题，将碳钢的高韧性、高延展性与合金钢（合金铸铁）的高硬度、高耐磨性有机结合在一起，较好的解决了硬度与韧性的矛盾。特殊的铸造工艺方法，确保得到双金属大面积复合完整界面，呈现良好的冶金结合，有效的解决了冲混和冷隔等缺陷。 课题组，提出了双液金属复合铸造液膜衔接法，先后对"衬板"、锤头和"颚板"进行了研究，成功的应用于"邯郸慧桥复合材料科技有限公司"、"铁岭祺欣矿山机械配件有限公司"等10余个生产及使用单位。实践证明，该技术生产的耐磨铸件的使用寿命比原材质提高3-6倍。为先进抗磨复合材料的工业化、实用化提供了理论依据和实用技术。

佳木斯大学

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