复合材料制造技术

一种用于采矿和矿物加工应用的经受严重另外的金属的复合碳化物，其中所述另外的金属是过渡金属。是过渡金属。是过渡金属。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合材料


[0001]本专利技术涉及复合材料。
[0002]本专利技术尤其涉及，但决不唯一地涉及用于采矿和矿物加工应用的复合碳化物。
[0003]本专利技术还涉及由上述硬复合碳化物形成或包含其的经受磨损的采矿和矿物加工设备。
[0004]本专利技术还涉及用于采矿和矿物加工应用的复合氮化物、复合硼化物、复合氧化物、复合碳氮化物以及碳化物、硼化物、氧化物和氮化物的其它组合。
[0005]本专利技术还涉及由上述复合氮化物、复合硼化物、复合氧化物、复合碳氮化物和其它组合形成或包含其的经受磨损的采矿和矿物加工设备。

技术介绍

[0006]采矿和矿物加工行业中使用的设备常常经受严重磨损。
[0007]所述设备包含例如浆料泵和管线、磨机衬里、压碎机、转载溜槽和地面接合工具。
[0008]金属碳化物，如TiC、VC和WC，因其卓越的机械和热特性而著名。实例包含用于保护免于磨损的材料表面的碳化钨或碳化钛以及用于高温保护的碳化锆和碳化钽。
[0009]举例来说，TiC和VC通常用于制造切割工具(转动、研磨、钻孔)、耐磨涂层并且加强复合材料和合金作为增强剂。
[0010]作为另外的实例，一碳化钨(WC)通常用作耐磨涂层和合金中的增强剂，如在切割工具(转动、研磨、钻孔)中或用作保护涂层中的增强相，以保护金属基板免于磨损，例如，含有通过热喷涂、喷焊和焊接工艺制造的WC颗粒的金属基质涂层。此类复合材料涂层提供用于表面保护的有效、经济且灵活的技术，其广泛用于保护各种工业操作中的机械和设施。
[0011]然而，在金属碳化物的制造期间存在一些问题。
[0012]例如，由于WC与金属基质之间的密度差异，因此WC颗粒不均匀地分布在金属基质硬面覆盖物中，这不利地影响覆盖物的整体性能，如耐磨性。
[0013]高熵陶瓷(HEC)，如高熵碳化物，即另一种形式的金属碳化物，由于其出色的机械特性、高热稳定性和耐腐蚀性而被广泛用作用于各种
中的硬涂层、扩散势垒和热保护涂层的增强相。许多工业陶瓷，如岩盐构造的TiC具有高硬度和杨氏模量，但其断裂韧度通常较低，从而导致过早失效的风险，并且因此限制其在恶劣环境或在特定工业操作条件下的应用。
[0014]然而，对于所希望的机械特性，没有可靠且有效的精确确定合适的成分的方法。因为对控制材料的机械特性的关键因素，尤其是不同类型的粘结在确定机械行为中的作用的理解不足，所以高熵陶瓷的开发主要基于昂贵的试错途径。
[0015]本专利技术涉及提供已知金属碳化物的替代物。
[0016]以上描述不应视为承认是澳大利亚或其它地方的常识。

技术实现思路

[0017]申请人已认识到，对复合碳化物的特性进行建模是可能的，使得可以选择碳化物组合物以满足在采矿和矿物加工行业中所关注的最终用途应用所需的机械和其它特性，并且具有成本效益。
[0018]前段中提到的建模工作在说明书的稍后部分中详细描述。
[0019]所需特性包含例如密度匹配、机械特性和磨损性能。
[0020]本专利技术的复合碳化物是用于应用的已知金属碳化物的替代物。
[0021]申请人进行的工作还表明，建模途径不限于复合碳化物，并且还适用于复合氮化物、复合硼化物、复合氧化物、复合碳氮化物和其它组合。
[0022]术语“复合碳化物”在本文中理解为意指包含作为复合碳化物的一部分的至少两种金属的碳化物。
[0023]术语“复合氮化物、复合硼化物、复合氧化物、复合碳氮化物等”在本文中理解为具有与上文阐述的复合碳化物类似的含义。
[0024]通过建模工作已鉴定出本专利技术的特定复合碳化物具有优于工业中使用的典型碳化物的良好物理特性的复合碳化物，特别是在其硬度、杨氏模量和韧度方面。另外，建模工作已进一步确定，这些复合碳化物是可制造的且以其制造形式稳定的。
[0025]复合碳化物的实例是具有式(M,X)C的碳化物，其中“M”和“X”是金属。
[0026]广义上，本专利技术包含一种选择用于采矿和矿物加工应用中的最终用途应用的复合碳化物的方法，所述方法包括：
[0027]对复合碳化物的特性进行建模；确定所述最终用途应用的所需特性；以及
[0028]选择满足所述最终用途应用的所述所需特性的建模的复合碳化物。
[0029]广义上，本专利技术还包含经受严重磨损的用于采矿和矿物加工应用中的最终用途应用的复合碳化物。
[0030]所述复合碳化物可以是包含主金属的碳化物，即按所述碳化物中的金属的重量占很大比例的金属，以及至少一种另外的金属，其中所述另外的金属是过渡金属。
[0031]所述复合碳化物可以是任何合适的(M,X)C碳化物，其中“M”是所述主金属，并且“X”是所述过渡金属。
[0032]举例来说，所述复合碳化物可以是M1‑
x
X
x
C碳化物，其中小写字母x是0<x<1，并且其中“M”是所述主金属，并且“X”是所述过渡金属。
[0033]所述复合碳化物可以是任何合适的(M1‑
x
X
x
)7C3碳化物，其中小写字母x是0<x<1，并且其中“M”是所述主金属，并且“X”是所述过渡金属，注意(M1‑
x
X
x
)7C3也可以描述为(M7‑
x
X
x
)C3)。
[0034]在某些实施例中，所述复合碳化物可以包含另外的金属，即(M，X,Y)7C3，其中“Y”是另外的金属。
[0035]举例来说，所述复合碳化物可以是(M
m
,X
x
,Y
y
)7C3碳化物，其中(M
m
,X
x
,Y
y
)中的小写字母m、x和y添加到＝1，并且每个小写字母大于0，并且其中“M”是所述主金属，“X”是所述过渡金属，并且“Y”是另外的金属。
[0036]在另外的实例中，所述复合碳化物可以是(Fe
m
,Cr
x
,Y
y
)7C3碳化物，其中(M
m
,X
x
,Y
y
)中的小写字母m、x和y添加到＝1，并且每个小写字母大于0，并且其中“Y”是另外的金属。
[0037]所述复合碳化物可以是具有式M1M2M3C、M1M2M3M4C、M1M2M3M4M5C或M1M2M3M4M5M6C中的任何一种的高熵陶瓷(HEC)，其中每个M
x
元素在所述复合碳化物中是唯一的并且选自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W中的任何一种。
[0038]所述主金属可以是任何合适的金属。
[0039]所述主金属可以是Al、Co、Cr、Cu、Hf、Sc、Ti、W、Zr、Fe、Mn、Mo、Nb、Ta、V、Zn和Y中的任何一种或多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于采矿和矿物加工应用的经受严重磨损的复合碳化物，所述复合碳化物包含主金属和至少一种另外的金属，其中所述另外的金属是过渡金属。2.根据权利要求1所述的复合碳化物，其包含(M,X)C碳化物，其中“M”是所述主金属，并且“X”是所述过渡金属。3.根据权利要求1所述的复合碳化物，其包含M1‑
x
X
x
C碳化物，其中小写字母x是0<x<1，并且其中M是所述主金属，并且X是所述过渡金属。4.根据权利要求1所述的复合碳化物，其包含(M1‑
x
X
x
)7C3碳化物，其中小写字母x是0<x<1，并且其中“M”是所述主金属，并且“X”是所述过渡金属。5.根据权利要求1所述的复合碳化物，其包含(M
m
,X
x
,Y
y
)7C3碳化物，其中(M
m
,X
x
,Y
y
)中的小写字母m、x和y添加到＝1，并且每个小写字母大于0，并且其中“M”是所述主金属，“X”是所述过渡金属，并且“Y”是另外的金属。6.根据权利要求1所述的复合碳化物，其包含(Fe
m
,Cr
x
,Y
y
)7C3碳化物，其中(Fe
m
,Cr
x
,Y
y
)中的小写字母m、x和y添加到＝1，并且每个小写字母大于0，其中“Y”是另外的金属。7.根据权利要求5或6所述的复合碳化物，其中所述另外的金属选自Al、Co、Cr、Cu、Hf、Sc、Ti、W、Zr、Fe、Mn、Mo、Nb、Ta、V、Zn和Y中的任何一种或多于一种。8.根据权利要求1所述的复合碳化物，其中所述复合碳化物是具有式M1M2M3C、M1M2M3M4C、M1M2M3M4M5C或M1M2M3M4M5M6C中的任何一种的高熵陶瓷(HEC)，其中每个M
x
元素在所述复合碳化物中是唯一的并且选自Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W中的任何一种。9.根据前述权利要求中任一项所述的复合碳化物，其中所述主金属是Al、Co、Cr、Cu、Hf、Sc、Ti、W、Z...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东阳，唐昀青，刘瑞良，张栋，汤心虎，
申请(专利权)人：伟尔矿物澳大利亚私人有限公司，
类型：发明
国别省市：