專利名稱：用于處理地面或巖石的復(fù)合齒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及旨在裝備用于處理地面或巖石的機(jī)器的復(fù)合齒。其特別涉及具有由碳化鈦顆粒增強(qiáng)的金屬基質(zhì)的齒。定義詞語“齒”應(yīng)在廣義上解釋，并包括具有突起或平坦形狀的任何尺度的任何元件， 特別旨在用于在露天礦中或在礦山中處理地面、河流或海洋底部、巖石。
現(xiàn)有技術(shù)已知幾種用于“在總體上”深入地改變鑄造合金的硬度與抗壓性的方法。已知方法通常涉及在小的深度(幾毫米)處的表面改性。對(duì)于鑄造廠中制造的齒，增強(qiáng)元件必須深入地存在以耐受在機(jī)械應(yīng)力、磨損和沖擊方面顯著和同時(shí)的局部應(yīng)力，這還因?yàn)辇X在其長度的大部分上使用。通過氧乙炔焊接用金屬碳化物(Technosph^e -Technogenia)重新裝備該齒是公知的。此類重新裝備允許在齒的表面上沉積幾毫米厚的碳化物層。但是此類增強(qiáng)體不能納入該齒的金屬基質(zhì)中，并且不能保證與其中碳化物增強(qiáng)體完全納入金屬基質(zhì)整體中的齒相同的性能。文獻(xiàn)EP 1 450 973 Bl描述了通過以下方法制造的磨損部件的增強(qiáng)體在旨在接納澆鑄金屬的模具中放置由反應(yīng)性粉末形成的嵌入物，所述反應(yīng)性粉末因很高的溫度(> 14000C )下澆鑄過程中由金屬提供的熱而彼此反應(yīng)。在該SHS型的反應(yīng)后，反應(yīng)性嵌入物的粉末產(chǎn)生硬質(zhì)顆粒的相對(duì)均勻的多孔團(tuán)簇(團(tuán)聚體)；一旦形成，這種多孔團(tuán)簇將立即在高溫下通過澆鑄金屬滲透。該粉末的反應(yīng)是放熱和自蔓延的，其允許在高溫下合成碳化物并通過滲透金屬顯著提高多孔團(tuán)簇的可潤濕性。文獻(xiàn)US 5，081，774公開了在平坦齒中放置欲提高其性能的嵌入物(其由鉻鑄鐵制成)的不同途徑。但是已知的是，此類技術(shù)的限制一方面在于大量增強(qiáng)體，這趨于導(dǎo)致部件變脆，另一方面在于嵌入物與部件的基底金屬之間的不充分結(jié)合(焊接)。文獻(xiàn)US 5，337，801 (Materkowski)公開了另一種在齒的工作表面上沉積碳化鎢硬質(zhì)顆粒的方法。在該例子中，首先制備含有硬質(zhì)顆粒的鋼嵌入物；這些嵌入物隨后放置在模具中，隨后結(jié)合到澆鑄基底金屬中以制造部件。該方法耗時(shí)長且成本高昂，不能排除碳化鎢與嵌入物金屬之間的可能反應(yīng)，并且常常不能保證將硬質(zhì)顆粒理想地焊接到基底金屬上。發(fā)明目的本發(fā)明公開了用于處理地面或巖石的工具(特別是用于挖掘或挖泥工具)的復(fù)合齒，其具有改善的耐磨損性同時(shí)保持良好的耐沖擊性。通過針對(duì)此用途專門設(shè)計(jì)的復(fù)合增強(qiáng)結(jié)構(gòu)獲得該性質(zhì)，在毫米級(jí)下使密布微細(xì)的金屬碳化物的微米級(jí)球狀顆粒的區(qū)域與該齒的金屬基質(zhì)中基本不含這些顆粒的區(qū)域交替的材料。本發(fā)明還提出了獲得所述增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的方法。
發(fā)明概述本發(fā)明公開了用于處理地面或巖石的復(fù)合齒，所述齒包含按照規(guī)定的幾何形狀用碳化鈦至少部分地增強(qiáng)的鐵基合金，其中所述增強(qiáng)部分包含富集碳化鈦的微米級(jí)球狀顆粒的毫米級(jí)區(qū)域的交替性宏觀_微觀結(jié)構(gòu)，所述區(qū)域被基本不含碳化鈦的微米級(jí)球狀顆粒的毫米級(jí)區(qū)域分隔，富集碳化鈦的微米級(jí)球狀顆粒的所述區(qū)域形成其中所述球狀顆粒之間的微米級(jí)間隙也被所述鐵基合金填充的微觀結(jié)構(gòu)。按照本發(fā)明的特定實(shí)施方案，該復(fù)合齒包含下列特征的至少一種或一種合適的組合-所述富集的毫米級(jí)區(qū)域具有大于36.9體積％的碳化鈦濃度；-所述增強(qiáng)部分具有16.6至50. 5體積％的總碳化鈦含量；

-碳化鈦的微米級(jí)球狀顆粒具有小于50微米的尺寸；-碳化鈦的微米級(jí)球狀顆粒的主要部分具有小于20微米的尺寸；-所述富集碳化鈦球狀顆粒的區(qū)域包含36.9至72. 2體積％的碳化鈦；-富集碳化鈦的所述毫米級(jí)區(qū)域具有1至12毫米不等的尺寸；-富集碳化鈦的所述毫米級(jí)區(qū)域具有1至6毫米不等的尺寸；-富集碳化鈦的所述區(qū)域具有1.4至4毫米不等的尺寸。本發(fā)明還公開了制造權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的復(fù)合齒的方法，包括下列步驟-提供模具，其包含具有預(yù)定增強(qiáng)幾何形狀的齒的模腔；-以碳化鈦的毫米級(jí)粒料前體形式將包含碳和鈦的壓實(shí)粉末混合物引入到旨在形成增強(qiáng)部分(5)的齒的模腔部分中；-將鐵基合金澆鑄到該模具中，所述澆鑄的熱在所述前體粒料中引發(fā)碳化鈦的放熱自蔓延高溫合成(SHS)；-在該復(fù)合齒的增強(qiáng)部分中，在所述前體粒料的位置處形成富集碳化鈦的微米級(jí)球狀顆粒的毫米級(jí)區(qū)域的交替性宏觀_微觀結(jié)構(gòu)，所述區(qū)域被基本不含碳化鈦的微米級(jí)球狀顆粒的毫米級(jí)區(qū)域彼此分隔，所述球狀顆粒還在所述富集碳化鈦的毫米級(jí)區(qū)域中通過微米級(jí)間隙分隔；-在形成微觀的碳化鈦的球狀顆粒之后，通過所述高溫鑄造鐵基合金滲透該毫米級(jí)和微米級(jí)的間隙。按照本發(fā)明的特定實(shí)施方案，該方法包括下列特征的至少一種或一種合適的組合-鈦與碳的壓實(shí)粉末包含鐵基合金的粉末；-所述碳是石墨。本發(fā)明還公開了按照權(quán)利要求11至13任一項(xiàng)所述的方法獲得的復(fù)合齒。附圖
簡述圖Ia和Ib顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的無增強(qiáng)體的齒的三維視圖。圖Ic至Ih顯示了根據(jù)本發(fā)明的具有增強(qiáng)體的齒的三維視圖。圖2顯示了本發(fā)明的齒安裝于其上的工具的示例性實(shí)施例。挖掘和鉆探工具。圖3a_3h描述了根據(jù)本發(fā)明制造圖Ib中所示齒的方法。
-步驟3a顯示了用于混合鈦與碳粉末的設(shè)備；-步驟北顯示了在兩輥之間將粉末壓實(shí)接著破碎和篩分并回收過細(xì)的顆粒；-圖3c顯示了一種砂模，其中放置隔離物(barrage)用以在類型Id的齒的增強(qiáng)體位置處包含壓實(shí)的粉末粒料；-圖3d顯示了放大的增強(qiáng)體區(qū)域，包含TiC的反應(yīng)物前體的壓實(shí)粒料位于其中；-步驟!Be顯示了將鐵基合金澆鑄到模具中；-圖3f顯示了由澆鑄獲得的類型Ib的齒；-圖3g顯示了具有高濃度TiC球粒的區(qū)域的放大圖，該圖描述了與圖4中相同的區(qū)域；-圖池顯示了在具有高濃度TiC球粒的相同區(qū)域中的放大圖，微米級(jí)球體單個(gè)地被澆鑄金屬包圍。圖4顯示了本發(fā)明的齒的增強(qiáng)部分截面的拋光、非蝕刻表面的雙目鏡視圖，該齒具有富集微米級(jí)球狀碳化鈦(TiC球粒)的毫米級(jí)區(qū)域(淺灰色)。陰影部分顯示填充富集微米級(jí)球狀碳化鈦的這些區(qū)域之間的空間以及球體本身之間的空間的金屬基質(zhì)(鋼或鑄鐵)(參見圖5和6)。圖5和6顯示了在不同放大倍率下在拋光和非蝕刻表面上微米級(jí)球狀碳化鈦的視圖(用SEM電子顯微鏡拍攝)?？梢钥闯?，在此特定情況下，大部分碳化鈦球體具有小于10 微米的尺寸。圖7顯示了在斷裂表面上的微米級(jí)球狀碳化鈦的視圖(用SEM電子顯微鏡拍攝)。 可以看出，該碳化鈦球體完美地嵌入到金屬基質(zhì)中。這證明，在澆鑄過程中一旦引發(fā)鈦與碳之間的化學(xué)反應(yīng)，則澆鑄金屬完全滲透(浸漬)這些孔隙。圖例1.富集碳化鈦的微米級(jí)球狀顆粒(球粒)的毫米級(jí)區(qū)域(淺色區(qū)域)2.填充有總體不含碳化鈦的微米級(jí)球狀顆粒的鑄造鐵基合金的毫米級(jí)間隙(暗色區(qū)域)3.同樣被鑄造合金滲透的TiC球粒之間的微米級(jí)間隙4.微米級(jí)球狀碳化鈦，在富集碳化鈦的區(qū)域中5.碳化鈦增強(qiáng)體6.氣體缺陷7.(未占用)
8. Ti與C粉末的混合機(jī)9.加料斗10.輥11.破碎機(jī)12.輸出輥道13.篩子14.向加料斗中回收過細(xì)顆粒15.砂模16.包含Ti/C混合物的壓實(shí)粒料的隔離物
17.澆鑄桶18.類型Id的齒發(fā)明詳述在材料科學(xué)中，SHS反應(yīng)或“自蔓延高溫合成”是一種自蔓延的高溫合成， 其中達(dá)到通常高于1，500°C或甚至2，000°C的反應(yīng)溫度。例如，在鈦粉末與碳粉末之間的反應(yīng)(為獲得碳化鈦TiC)是強(qiáng)放熱的。對(duì)于局部引發(fā)該反應(yīng)僅需要極少量能量。隨后，該反應(yīng)將通過所達(dá)到的高溫自發(fā)地蔓延至反應(yīng)物混合物全體。在引發(fā)該反應(yīng)后，反應(yīng)前沿?cái)U(kuò)展，由此其自發(fā)蔓延(自蔓延)且其允許由鈦和碳獲得碳化鈦。由此獲得的碳化鈦被稱為“原位獲得的”，因?yàn)槠洳⒎窃从跐茶T的鐵基合金。反應(yīng)物粉末的混合物包含碳粉末與鈦粉末，并將其壓縮成片，隨后破碎以獲得粒料，其尺寸為ι至12毫米不等，優(yōu)選為1至6毫米不等，更優(yōu)選為1. 4至4毫米不等。這些粒料并非100%壓實(shí)的。通常將它們壓縮至理論密度的55至95%。這些粒料允許容易地使用/處理(參見圖3a-3h)。按照?qǐng)D3a_3h的圖示獲得的經(jīng)混合的碳與鈦粉末的這些毫米級(jí)粒料是要產(chǎn)生的碳化鈦的前體，并允許容易地填充具有不同或不規(guī)則形狀的模具部分。這些粒料例如可以通過隔離物16在模具15中保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩＿@些粒料的成型或組裝也可用粘合劑來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的用于處理地面或巖石的復(fù)合齒具有增強(qiáng)宏觀-微觀結(jié)構(gòu)，還將其稱富集碳化鈦的球狀微米級(jí)顆粒的區(qū)域的交替結(jié)構(gòu)，所述區(qū)域被幾乎不含碳化鈦的球狀微米級(jí)顆粒的區(qū)域所分隔。通過含有碳與鈦粉末的混合物的粒料在模具15中的反應(yīng)獲得此類結(jié)構(gòu)。 通過用于澆鑄整個(gè)部件并由此澆鑄非增強(qiáng)部分與增強(qiáng)部分的鑄鐵或鋼的澆鑄熱來引發(fā)該反應(yīng)(參見圖3e)。因此，澆鑄引發(fā)了壓實(shí)為粒料并預(yù)先放置在模具15中的碳與鈦粉末混合物的放熱自蔓延高溫合成(自蔓延高溫合成-SHS)。該反應(yīng)一旦被引發(fā)就具有持續(xù)蔓延的特性。該高溫合成(SHS)允許所有毫米級(jí)和微米級(jí)間隙容易地被鑄鐵或鑄鋼滲透(參見圖3g和3h)。通過提高可潤濕性，可以在該齒的任何增強(qiáng)體厚度或深度下實(shí)現(xiàn)該滲透。在 SHS反應(yīng)和用外面的澆鑄金屬滲透后，其有利地允許在齒上產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)增強(qiáng)區(qū)域，該齒包含高濃度的碳化鈦的微米級(jí)球狀顆粒(還可將其稱為球粒的團(tuán)簇)，所述區(qū)域具有約一毫米或幾毫米的尺寸，并且其與基本不含球狀碳化鈦的區(qū)域交替。一旦這些粒料已按照SHS反應(yīng)進(jìn)行反應(yīng)，這些粒料位于其中的增強(qiáng)體區(qū)域表現(xiàn)出 TiC碳化物的微米級(jí)球狀顆粒4 (球體)的集中散布，其微米級(jí)間隙3也已被澆鑄金屬(這里是鑄鐵或鋼)滲透。著重注意，該毫米級(jí)與微米級(jí)間隙被與形成該齒的非增強(qiáng)部分的金屬基質(zhì)相同的金屬基質(zhì)滲透；這允許完全自由地選擇鑄造金屬。在最終獲得的齒中，具有高濃度碳化鈦的增強(qiáng)區(qū)域由顯著百分比(約35至約70體積％ )的微米級(jí)球狀TiC顆粒與滲透鐵基合金組成。微米級(jí)球狀顆粒是指大體上類球形的顆粒，其具有1微米至最多幾十微米的尺寸，這些顆粒的大部分具有小于50微米、甚至小于20微米或甚至10微米的尺寸。我們也稱它們?yōu)門iC球體。這種球體形狀是通過自蔓延合成SHS獲得碳化鈦的方法的特性(參見圖6)。
獲得用于增強(qiáng)該齒的粒料(Ti+C類)獲得該粒料的方法顯示在圖3a_3h中。通過如下方式獲得碳/鈦反應(yīng)物的粒料 在輥10之間壓實(shí)以獲得條帶，隨后將其在破碎機(jī)11中破碎。在由裝有槳葉的罐組成的混合器8中進(jìn)行粉末的混合以促進(jìn)均勻性。該混合物隨后通過加料斗9進(jìn)入造粒設(shè)備。該機(jī)器包括兩個(gè)輥10，該材料通過這兩個(gè)輥。在這些輥10上施加壓力，這允許壓縮該材料。在出口處獲得壓縮材料的條帶，隨后將其破碎以獲得粒料。隨后在篩13中將這些粒料篩分至所需晶粒尺寸。一個(gè)重要的參數(shù)是施加在輥上的壓力。該壓力越高，條帶將被壓縮得越多， 由此該粒料也將被壓縮得越多。該條帶的密度以及由此該粒料的密度可以為理論密度的55 至95%不等，對(duì)于鈦與碳的化學(xué)計(jì)量混合物而言該理論密度為3. 75克/厘米3。表觀密度 (考慮到多孔性)由此為2. 06至3. 56克/厘米3。該條帶的壓實(shí)水平取決于在輥(直徑200毫米，寬30毫米)上施加的壓力(以帕計(jì))。對(duì)約IO6帕的低壓實(shí)水平而言，獲得約為理論密度的55%的條帶密度。在通過輥10 以壓縮該材料后，粒料的表觀密度為3. 75X0. 55，即2. 06克/厘米3。對(duì)約25. IO6帕的高壓實(shí)水平而言，獲得了理論密度的90%的條帶密度，即3. 38克 /厘米3的表觀密度。實(shí)際上，可達(dá)到最高為理論密度的95%。因此，由原材料Ti+C獲得的粒料是多孔性的。該孔隙率為非常高度壓縮的粒料的 5%至略微壓縮的粒料的45%不等。除了壓實(shí)水平外，還可在破碎條帶并篩分Ti+C粒料的操作過程中調(diào)節(jié)粒料的晶粒尺寸分布以及它們的形狀。任選地回收非所需的晶粒尺寸部分(參見圖北)。獲得的粒料整體上具有1至12毫米、優(yōu)選1至6毫米且更優(yōu)選1. 4至4毫米的尺寸。在本發(fā)明的復(fù)合齒中制造增強(qiáng)區(qū)域按如上所述的方式制造粒料。為了獲得具有這些粒料的三維結(jié)構(gòu)或超結(jié)構(gòu)/宏觀-微觀結(jié)構(gòu)，將它們?cè)O(shè)置在該模具的需要增強(qiáng)部分的區(qū)域中。這可以通過使用粘合劑，或通過將粒料限制在容器中或通過任何其它手段(隔離物16)使粒料進(jìn)行團(tuán)聚來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)ISO 697標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量Ti+C粒料的堆積體的堆密度，該堆密度取決于條帶的壓實(shí)水平，取決于粒料的晶粒尺寸分布和取決于破碎條帶的方法(這影響粒料的形狀)。這些 Ti+C粒料的堆密度通常為約0. 9克/厘米3至2. 5克/厘米3，取決于這些粒料的壓實(shí)水平，并取決于堆積體的密度。在反應(yīng)前，因此存在由鈦粉末和碳粉末的混合物組成的多孔粒料的堆積體。在反應(yīng)Ti+C — TiC的過程中，在由反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品時(shí)，發(fā)生約的體積收縮 (源自于反應(yīng)物與產(chǎn)品之間密度差值的收縮)。因此，Ti+C混合物的理論密度為3.75克/ 厘米3，且TiC的理論密度為4. 93克/厘米3。在最終產(chǎn)品中，在為獲得TiC的反應(yīng)后，澆鑄金屬將滲透-存在于具有高碳化鈦濃度的空間中的微觀孔隙，取決于這些粒料的起始?jí)簩?shí)水平；-在具有高碳化鈦濃度的區(qū)域之間的毫米級(jí)空間，取決于粒料的起始堆積體(堆密度)；-源自于Ti+C之間反應(yīng)(為獲得TiC)過程中的體積收縮的孔隙。實(shí)施例在下面的實(shí)施例中，使用下列原材料 -鈦H. C. STARCK, Amperit 155. 066，小于 200 目， -石墨碳GK Kropfmuhl, UF4, > 99. 5%，小于 15 微米，-Fe，為HSS M2鋼的形式，小于25微米， -比例-Ti+C100 克 Ti-24. 5 克 C-Ti+C+Fe 100 克 Ti_24. 5 克 C-35. 2 克 Fe在氬氣下，在Lindor混合機(jī)中混合15分鐘。用Sahut-Conreur造粒機(jī)進(jìn)行造粒。對(duì)于Ti+C+Fe和Ti+C混合物，通過將輥之間的壓力在10至250. IO5帕之間改變來獲得粒料的密實(shí)度。通過將粒料放置在金屬容器中，隨后將其審慎地放置在模具中該齒可能被增強(qiáng)的位置處，來進(jìn)行增強(qiáng)。隨后，將鋼或鑄鐵澆鑄到模具中。實(shí)施例1在該實(shí)施例中，目的在于制造齒，該齒的增強(qiáng)區(qū)域包含總體積百分比為約42%的 TiC0為此，通過壓實(shí)至C和Ti混合物的理論密度的85%來制造條帶。破碎后，將粒料篩分以獲得在1.4至4毫米之間的粒料尺度。獲得了約2.1克/厘米3的堆密度(35%的粒料之間的空間+15%的粒料中的孔隙)。粒料在模具中位于待增強(qiáng)部分的位置處，該部分因此包含65體積％的多孔粒料。 隨后將含鉻的鑄鐵(3% C,25% Cr)在約1500°C下澆鑄到未預(yù)熱的砂模中。通過鑄鐵的熱引發(fā)Ti與C之間的反應(yīng)。在沒有任何保護(hù)性氣氛的情況下進(jìn)行澆鑄。反應(yīng)后，在增強(qiáng)的部分中，獲得具有高濃度(約65% )球狀碳化鈦的65體積％的區(qū)域，即在該齒的增強(qiáng)部分中總體積42%的TiC。實(shí)施例2在該實(shí)施例中，目的在于制造齒，該齒的增強(qiáng)區(qū)域包含總體積百分比為約30%的 TiC0為此，通過壓實(shí)至C和Ti混合物的理論密度的70%來制造條帶。破碎后，將粒料篩分以獲得在1.4至4毫米之間的粒料尺度。獲得約了 1.4克/厘米3的堆密度(45%的粒料之間的空間+30%的粒料中的孔隙)。粒料位于待增強(qiáng)部分，其因此包含55體積％的多孔粒料。反應(yīng)后，在增強(qiáng)的部分中，獲得了具有高濃度(約53% )球狀碳化鈦的55體積％的區(qū)域，即在該齒的增強(qiáng)部分中總體積約30%的TiC。實(shí)施例3在該實(shí)施例中，目的在于制造齒，該齒的增強(qiáng)區(qū)域包含總體積百分比為約20%的 TiC0為此，通過壓實(shí)至C和Ti混合物的理論密度的60%來制造條帶。破碎后，將粒料篩分以獲得在1至6毫米之間的粒料尺度。獲得了約1. 0克/厘米3的堆密度(55%的粒料之間的空間+40%的粒料中的孔隙)。粒料位于待增強(qiáng)部分，其因此包含45體積％的多孔粒料。反應(yīng)后，在增強(qiáng)的部分中，獲得了富集至約45%的球狀碳化鈦的45體積％的區(qū)域，即在該齒的增強(qiáng)部分中總體積約20%的TiC。實(shí)施例4
在該實(shí)施例中，探索了通過以粉末形式向其中加入鐵基合金來減弱碳與鈦之間的反應(yīng)的強(qiáng)度。如在實(shí)施例2中那樣，目的在于制造齒，該齒的增強(qiáng)區(qū)域包含總體積百分比為約30%的TiC。為此，通過壓實(shí)至15重量％ C、63重量％ Ti和22重量％ Fe的混合物的理論密度的85%來制造條帶。破碎后，將粒料篩分以獲得在1.4至4毫米之間的粒料尺度。 獲得了約2克/厘米3的堆密度(45%的粒料之間的空間+15%的粒料中的孔隙)。粒料位于待增強(qiáng)部分，其因此包含陽體積％的多孔粒料。反應(yīng)后，在增強(qiáng)的部分中，獲得了具有高濃度(約55%)球狀碳化鈦的55體積％的區(qū)域，即在該齒的增強(qiáng)的宏觀-微觀結(jié)構(gòu)中總體積30%的碳化鈦。下表顯示了許多可能的組合。表l(Ti+0. 98C)在該齒的增強(qiáng)的部分中，在Ti+0.98C的反應(yīng)后在增強(qiáng)的宏觀-微觀結(jié)構(gòu)中獲得的 TiC的總百分比
權(quán)利要求
1.用于處理地面或巖石的復(fù)合齒，所述齒包含按照規(guī)定的幾何形狀用碳化鈦至少部分地增強(qiáng)(5)的鐵基合金，其中所述增強(qiáng)部分(5)包含富集碳化鈦的微米級(jí)球狀顆粒(4)的毫米級(jí)區(qū)域(1)的交替性宏觀-微觀結(jié)構(gòu)，所述區(qū)域被基本不含碳化鈦的微米級(jí)球狀顆粒 (4)的毫米級(jí)區(qū)域(2)分隔，富集碳化鈦的微米級(jí)球狀顆粒(4)的所述區(qū)域形成其中所述球狀顆粒(4)之間的微米級(jí)間隙(3)也被所述鐵基合金填充的微觀結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒，其中所述毫米級(jí)富集的區(qū)域具有大于36.9體積％的碳化鈦的微米級(jí)球狀顆粒(4)濃度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的齒，其中所述增強(qiáng)部分具有16.6至50. 5體積％的總碳化鈦含量。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的齒，其中碳化鈦的微米級(jí)球狀顆粒(4)具有小于50 微米的尺寸。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的齒，其中碳化鈦的微米級(jí)球狀顆粒(4)的主要部分具有小于20微米的尺寸。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的齒，其中富集碳化鈦球狀顆粒的所述區(qū)域(1)包含 36. 9至72. 2體積％的碳化鈦。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的齒，其中富集碳化鈦的所述區(qū)域(1)具有1至12毫米不等的尺度。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的齒，其中富集碳化鈦的所述區(qū)域(1)具有1至6毫米不等的尺度。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的齒，其中富集碳化鈦的所述區(qū)域(1)具有1.4至4 毫米不等的尺度。
10.通過澆鑄制造權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)的復(fù)合齒的方法，包括下列步驟-提供模具，其包含具有預(yù)定增強(qiáng)幾何形狀的齒的模腔；_以碳化鈦的毫米級(jí)粒料前體形式將包含碳和鈦的壓實(shí)粉末混合物引入到旨在形成增強(qiáng)部分(5)的齒的模腔部分中；_將鐵基合金澆鑄到該模具中，所述澆鑄的熱在所述前體粒料中引發(fā)碳化鈦的放熱自蔓延高溫合成(SHS)；-在該齒的增強(qiáng)部分(5)中，在所述前體粒料的位置處形成富集碳化鈦的微米級(jí)球狀顆粒(4)的毫米級(jí)區(qū)域(1)的交替性宏觀-微觀結(jié)構(gòu)，所述區(qū)域被基本不含碳化鈦的微米級(jí)球狀顆粒(4)的毫米級(jí)區(qū)域(2)彼此分隔，所述球狀顆粒(4)還在富集碳化鈦的所述毫米級(jí)區(qū)域(1)中由微米級(jí)間隙(3)分隔；-在形成微觀的碳化鈦的球狀顆粒(4)之后，通過所述高溫鑄造鐵基合金滲透該毫米級(jí)⑵和微米級(jí)(3)間隙。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造方法，其中鈦與碳的壓實(shí)粉末的混合物包含鐵基合金的粉末。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的制造方法，其中所述碳是石墨。
13.按照權(quán)利要求10至12任一項(xiàng)獲得的齒。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于處理地面或巖石的復(fù)合齒，所述齒包含按照規(guī)定的幾何形狀用碳化鈦至少部分地增強(qiáng)的鐵基合金，其中所述增強(qiáng)部分包含富集碳化鈦的微米級(jí)球狀顆粒的毫米級(jí)區(qū)域的交替性宏觀-微觀結(jié)構(gòu)，所述區(qū)域被基本不含碳化鈦的微米級(jí)球狀顆粒的毫米級(jí)區(qū)域分隔，所述富集碳化鈦球狀顆粒的區(qū)域形成其中所述球狀顆粒之間的微米級(jí)間隙也被所述鐵基合金填充的微觀結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)C22C1/05GK102159740SQ200980136496
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
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