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耐磨合金鋁板-LY12耐磨合金鋁板-厚壁耐磨合金鋁板傳熱模型理論計算探索碳鋼、高鉻鑄鐵的合理澆注順序、最佳復合溫度以及澆注間隔時間；磨料磨損和化學腐蝕等,使襯板成為礦山生產(chǎn)的一項主要成本支出,初步估算國內(nèi)礦山用耐濕磨襯板是一個規(guī)模達幾十億市場。采用高錳鋼、合金鋼制造的襯板在濕式球磨機內(nèi)使用壽命較低,當代性能優(yōu)異的耐磨材料高鉻鑄鐵特別適用于這種濕態(tài)磨料磨損場合,而單一高鉻鑄鐵不具備強韌結合的優(yōu)良性能,需將其與高韌性碳鋼復合制成雙金屬材料,但由于傳統(tǒng)復合鑄造型腔中氧氣使先澆注金屬發(fā)生氧化,導致界面結合質(zhì)量不高,本文利用消失模鑄造特有負壓工藝和還原性氣氛,研究和開發(fā)一種雙金屬液消失模復合鑄造工藝,生產(chǎn)適用于礦山濕式球磨機的高鉻鑄鐵／碳鋼雙金屬襯板。首先采用稀土、鈣、硅和少量低熔點金屬組成的復合變質(zhì)劑改善共晶高鉻鑄鐵微觀組織形態(tài)及其沖擊韌性。然后對高鉻鑄鐵/碳鋼雙金屬襯板的消失模復合鑄造工藝進行了系統(tǒng)研究為提高工藝設計效率,基于C#平臺、ACCESS數(shù)據(jù)庫技術開發(fā)雙金屬液消失模復合鑄造工藝設計系統(tǒng)；最后采用CAD/CAM技術快速制造了雙金屬襯板EPS模樣,以定量澆注方式,在60s、75s、90s三種澆注間隔時間試制雙金屬襯板鑄件。為驗證工藝的合理性：通過微機控制電子式萬能試驗機、擺錘式?jīng)_擊試驗機、洛氏硬度計、顯微硬度計對工藝試樣進行相關力學性能測試;通過光學顯微鏡、掃描電鏡(SEM)、能量色散X射線光譜儀(EDX)和X射線衍射分析儀(XRD)對工藝試樣及其界面的微觀組織進行了分析；最后在濕式球磨機內(nèi)全工況條件下,雙金屬復合襯板和原合金鋼襯板以維度方側部在澆注過程中或是澆注完畢后發(fā)生塌箱的關鍵條件是整個鑄型提供足夠大P阻(涂料層和型砂移動時單位面積上受到的阻力),采用加大抽真空工、高強度涂料層(2-3mm)等措施保證工藝實施中不發(fā)生塌箱；確定鋼、鐵最佳組合溫度(高鉻鑄鐵表面1210℃,碳鋼1550℃)；兩種金屬最佳澆注間隔時間為75s；復合界面位于碳鋼層厚度下限范圍15.2mm處。對復合界面組織研究發(fā)現(xiàn)：碳鋼液潤濕于高鉻鑄鐵表面為其復合界面形核提供了條件,后澆入的碳鋼液復制高鉻鑄鐵隨機起伏波紋表面,界面呈現(xiàn)犬牙交錯狀,組織較致密,無明顯縮孔和疏松缺陷,呈良好冶金結合狀態(tài)；建立過渡區(qū)域傳質(zhì)模型,理論計算與電鏡掃描結果保持一致,鉻、鐵、碳原子由高鉻鑄鐵側向碳鋼側進行短距離傳質(zhì),其擴散規(guī)律為Tiller衰減曲線；影響高鉻鑄鐵-碳鋼雙金屬襯板復合質(zhì)量最重要的工藝參數(shù)是復合澆注時間間隔。間隔時間過短(60s),兩種金屬形成對沖而混相；間隔時間過長(90s),兩種金屬難以形成有效冶金結合；間隔時間合適(75s),兩種金屬材料之間呈現(xiàn)較高質(zhì)量、足夠強度和厚度的冶金結合。雙金屬復合材料的試樣的力學性能得到大幅度提升,洛氏硬度達到61HRC,沖擊韌性達到16.5J/cm2,抗彎強度達到1600MPa。向間隔布置,進行裝機磨損對比試驗。復合變質(zhì)效果顯示：高鉻鑄鐵進行晶粒明顯細化,由纖維狀菊花團向孤立分散的小塊狀轉(zhuǎn)變,沖擊韌性明顯提高。雙金屬襯板凝固過程的熱-結構耦合結果顯示：后澆入高溫碳鋼液為界面附近形成冶金結合提供了必要的熱力學條 件：應采用合適熱處理工藝消除界面部分的殘留應力,防止材料在結合面處開裂；應減小襯板碳鋼層圓弧面設計半徑,當襯板凝固收縮后自動增大半徑補償變形以適應球磨機內(nèi)的安裝圓弧面。根據(jù)雙金屬液消失模復合鑄造的工藝分析：避免鑄型頂部
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