權(quán)利要求書： 1.一種耐磨材料，其特征在于包括以下質(zhì)量百分比的組分：陶瓷碳化鎢粉末20?25%，硼化鉬粉末40?60％，金屬Co粉末5?10％，碳化鎢大顆粒4%，余量為Fe；

所述的耐磨材料作為盾構(gòu)滾刀刀圈耐磨涂層材料，具體步驟如下：（1）將硼化鉬粉末烘干脫水處理；

（2）對陶瓷碳化鎢粉末、硼化鉬粉末、金屬Co粉末、Fe粉進(jìn)行混粉處理；

（3）對混合后的粉末進(jìn)行攪拌磨處理；

（4）對攪拌磨后的材料進(jìn)行預(yù)處理；

（5）對滾刀刀圈進(jìn)行模鍛、開孔、碾環(huán)處理；

（6）對刀圈毛坯進(jìn)行粗加工、調(diào)質(zhì)熱處理；

（7）對熱處理后的刀圈刃部進(jìn)行噴砂處理；

（8）采用等離子熔覆工藝對刀圈刃口部位進(jìn)行耐磨層的制備；

（9）采用等離子熔覆工藝對制備的耐磨層表面繼續(xù)熔覆碳化鎢大顆粒。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨材料，其特征在于：所述陶瓷碳化鎢粉末的粒度為30?40μm，硼化鉬粉末的粒度為35?50μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的耐磨材料，其特征在于，硼化鉬粉末的制備方法如下：步驟一：將Mo粉和B粉分別置于氫氣還原爐中還原，得到還原Mo粉和還原B粉；

步驟二：將還原Mo粉和還原B粉加入到攪拌磨罐中進(jìn)行攪拌磨料，得到Mo?B混合粉末；

步驟三：將步驟二的Mo?B混合粉末放入真空干燥箱中烘干，烘干后將材料置于真空爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，得到硼化鉬顆粒；

步驟四：將硼化鉬顆粒粉碎、篩選，得到硼化鉬粉末。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐磨材料，其特征在于，步驟一中Mo粉的還原溫度為800?1300℃，B粉的還原溫度為900?1400℃；步驟二中攪拌磨料的時(shí)間為100?120h，轉(zhuǎn)速為400?800r/min。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的耐磨材料，其特征在于，步驟三中燒結(jié)溫度為1500?2500℃，燒結(jié)時(shí)間6?15h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨材料，其特征在于：所述步驟（6）中熱處理工藝為1040?

1070℃保溫3小時(shí)后油淬，之后進(jìn)行500?550℃的三次高溫回火處理。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨材料，其特征在于：所述步驟（8）中等離子熔覆工藝的工藝參數(shù)為：工作電流130?180A，掃描速度150?250mm/min，噴嘴距工件距離10?15mm，耐磨層的厚度2?3mm，結(jié)合強(qiáng)度＞600MPa。

說明書： 一種耐磨材料、制備方法及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及滾刀制造領(lǐng)域，具體涉及一種耐磨材料、制備方法及應(yīng)用。背景技術(shù)[0002] 盤形滾刀作為盾構(gòu)/TBM的“牙齒”，主要靠滾刀擠壓巖石達(dá)到破碎巖石的目的，滾刀在擠壓破巖的過程中由于受到掌子面不同強(qiáng)度巖石的擠壓承載著較大的交變載荷，當(dāng)滾

刀遇到孤石、上軟下硬地層巖石時(shí)會(huì)承載較大的沖擊載荷，傳統(tǒng)滾刀往往出現(xiàn)刀圈崩刃、斷

裂等失效破壞.目前，通常采取在滾刀表面熔覆碳化鎢顆粒的方法增加滾刀耐磨性，但是當(dāng)

滾刀遇上石英含量較高的花崗巖或磨蝕性較強(qiáng)的玄武巖等巖體時(shí)，滾刀碳化鎢熔覆層易出

現(xiàn)耐磨性差、掘進(jìn)歷程短導(dǎo)致的設(shè)備停機(jī)換刀頻繁等問題，帶來較大的經(jīng)濟(jì)損失。

發(fā)明內(nèi)容[0003] 本發(fā)明提出了一種耐磨材料、制備方法及應(yīng)用，解決了目前滾刀不耐磨、韌性差易崩刃、斷裂等問題。

[0004] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是：[0005] 一種耐磨材料，包括以下質(zhì)量百分比的組分：陶瓷碳化鎢粉末20?25%，Mo?B粉末40?60%，金屬Co粉末5?10%，碳化鎢大顆粒4%，余量為Fe。

[0006] 所述陶瓷碳化鎢粉末的粒度為30?40μm，Mo?B粉末的粒度為35?50μm。[0007] Mo?B粉末的制備方法如下：[0008] 步驟一：將盛有Mo粉的金屬干鍋放置于氫氣還原爐中，在800?1300℃條件下進(jìn)行還原，得到Mo粉；

[0009] 步驟二：將盛有B粉的石墨干鍋放置于氫氣還原爐中，在900?1400℃條件下進(jìn)行還原，得到B粉；按照Mo和B摩爾比為2:1進(jìn)行配比，分別取步驟一中制得的Mo粉和步驟二中制

得的B粉加入到攪拌磨罐中，進(jìn)行攪拌磨100?120h，轉(zhuǎn)速為400?800r/min，得出所需的Mo?B

混合粉末；

[0010] 步驟三：將步驟二的Mo?B混合粉末放入真空干燥箱中烘干，烘干溫度50?100℃，烘干時(shí)間3?5h，烘干后將材料置于真空爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1500?2500℃，燒結(jié)時(shí)間6?

15h，得到硼化鉬顆粒；

[0011] 步驟四：對燒結(jié)后粒度不均的硼化鉬顆粒進(jìn)行粉碎，進(jìn)行粒度篩選及分類，得出一定配比的Mo?B粉末。

[0012] 所述的耐磨材料作為盾構(gòu)滾刀刀圈耐磨涂層材料的應(yīng)用。[0013] 具體應(yīng)用步驟如下：[0014] （1）將Mo?B粉末烘干脫水處理；[0015] 將一定配比的Mo?B粉末放入真空干燥箱中烘干，設(shè)定烘干溫度80?120℃，烘干時(shí)間1?1.5h；（2）利用三維混粉機(jī)對陶瓷碳化鎢粉末、Mo?B粉末、金屬Co粉末、Fe粉進(jìn)行混粉處

理；

[0016] （3）對混合后的粉末進(jìn)行攪拌磨處理；[0017] 混合后的粉末進(jìn)行攪拌磨機(jī)研磨，攪拌磨6?10h，得到粉末粒度大小均一的產(chǎn)品[0018] （4）對攪拌磨后的材料進(jìn)行預(yù)處理；[0019] 預(yù)處理的具體過程為：對混粉后不同配方的金屬陶瓷粉末放入真空干燥箱中烘干，設(shè)定烘干溫度80?120℃，烘干時(shí)間2?3h；

[0020] （5）對滾刀刀圈進(jìn)行模鍛、開孔、碾環(huán)處理；[0021] 使?jié)L刀刀圈鋼錠鋼圈加熱到一定溫度，把橫截面較小的坯料反復(fù)鍛打得到橫截面較大的鍛件，提高鍛件的橫向力學(xué)性能并減少工件的各向異性，反復(fù)的鐓粗和拔長有利于

打碎鋼件中的碳化物，減少疏松等缺陷，優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu)，保存完整的金屬流線；對鍛造

后的刀圈開孔、碾環(huán)處理采用雙導(dǎo)向輥臥式軋環(huán)機(jī)，對鍛打后的刀圈進(jìn)行碾環(huán)加工處理，刀

圈毛坯初步成型；

[0022] （6）對刀圈毛坯進(jìn)行粗加工、調(diào)質(zhì)熱處理；[0023] 對毛坯刀圈進(jìn)行粗加工，對粗加工后的刀圈光圈進(jìn)行真空熱處理，具體工藝為1040?1070℃保溫3小時(shí)后油淬，后進(jìn)行500?550℃的三次高溫回火處理；

[0024] （7）對熱處理后的刀圈刃部進(jìn)行噴砂處理；[0025] 具體過程為：對刀圈刃部部位進(jìn)行噴砂處理，去除表面氧化皮、雜質(zhì)及表面腐蝕物等，增加表面比表面積，利于粉末的熔覆與堆積，增強(qiáng)粉末與基體的結(jié)合強(qiáng)度；

[0026] （8）采用等離子熔覆工藝對刀圈刃口部位進(jìn)行耐磨層的制備；[0027] 具體過程為：采用等離子熔覆設(shè)備，對刀圈刃部位置進(jìn)行金屬陶瓷粉末的熔覆，制備金屬陶瓷耐磨涂層，等離子熔覆工藝的工藝參數(shù)為：工作電流130?180A，掃描速度150?

250mm/min，噴嘴距工件距離10?15mm，涂層厚度2?3mm，結(jié)合強(qiáng)度＞600MPa，大大提升滾刀刀

具耐磨性能，提高使用壽命；

[0028] （9）采用等離子熔覆工藝對制備的耐磨層表面繼續(xù)熔覆WC大顆粒；[0029] 具體過程為：對熔覆層繼續(xù)進(jìn)行大顆粒碳化鎢WC的熔覆，使WC顆粒均勻分布在熔覆層上，進(jìn)一步增加熔覆層的耐磨性。

[0030] 本發(fā)明的有益效果是：[0031] 1）本發(fā)明采用攪拌磨制備原料細(xì)粉，與傳統(tǒng)研磨設(shè)備相比，攪拌磨能量密度高，所得粉末顆粒細(xì)小，粒度分布窄，所需能量少。

[0032] 2）本發(fā)明采用等離子熔覆工藝開發(fā)一種納米金屬陶瓷配比硼化鉬Mo?B粉末，并應(yīng)用于盾構(gòu)滾刀刀圈。所得熔覆層厚度均勻，與基體的結(jié)合能力強(qiáng)。所用工藝簡單，效率高。

[0033] 3）硼化鉬金屬陶瓷具有很高的硬度和耐磨性，以及較低的相對摩擦系數(shù)，可以起到減摩作用。采用新型金屬陶瓷粉末材料制備納米陶瓷粉末耐磨涂層，涂層與刀圈基體結(jié)

合強(qiáng)度高、致密性良好、孔隙率低、硬度高、耐磨性好，大大降低滾刀刀圈不耐磨帶來的頻繁

停機(jī)換刀等問題，為隧道高效施工、高效掘進(jìn)提供強(qiáng)有力的支持與保障。

附圖說明[0034] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本

發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以

根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

[0035] 圖1為本發(fā)明滾刀刀圈剖面圖。[0036] 圖2為滾刀刀圈側(cè)視圖。[0037] 其中101:耐磨層，102:滾刀刀圈鋼圈。具體實(shí)施方式[0038] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)

明保護(hù)的范圍。

[0039] 實(shí)施例1[0040] 一種耐磨材料粉末，包括以下質(zhì)量百分比的組分：陶瓷碳化鎢粉末20%，Mo?B粉末60%，金屬Co粉末5%，碳化鎢大顆粒4%，余量為Fe。陶瓷碳化鎢粉末的粒度為30μm，Mo?B粉末

的粒度為35μm。

[0041] 其中Mo?B粉末的制備如下：[0042] 步驟一：將Mo粉和B粉分別置于氫氣還原爐中還原，得到還原Mo粉和還原B粉；Mo粉的還原溫度為1100℃，B粉的還原溫度為1200℃；

[0043] 步驟二：將還原Mo粉和還原B粉按照摩爾比為2:1加入到攪拌磨罐中進(jìn)行攪拌磨料，得到Mo?B混合粉末；攪拌磨料的時(shí)間為100h，轉(zhuǎn)速為800r/min；

[0044] 步驟三：將Mo?B混合粉末放入真空干燥箱中烘干，烘干溫度50℃，烘干時(shí)間5h，烘干后將材料置于真空爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，得到硼化鉬顆粒；燒結(jié)溫度為1500℃，燒結(jié)時(shí)間15h；

[0045] 步驟四：將硼化鉬顆粒粉碎、篩選，得到Mo?B粉末；[0046] 將Mo?B粉末烘干脫水處理，烘干溫度100℃，烘干時(shí)間1.2h。[0047] 耐磨材料在盾構(gòu)滾刀刀圈耐磨涂層材料的應(yīng)用，具體如下：[0048] （1）利用三維混粉機(jī)對陶瓷碳化鎢粉末、Mo?B粉末、Co粉末和Fe粉進(jìn)行混粉處理；[0049] （2）對混合后的粉末進(jìn)行攪拌磨處理10h；[0050] （3）對攪拌磨后的材料進(jìn)行預(yù)處理；將混粉后的材料放入真空干燥箱中烘干，烘干溫度100℃，烘干時(shí)間2.5h；

[0051] （4）對滾刀刀圈進(jìn)行模鍛、開孔、碾環(huán)處理；[0052] （5）對刀圈毛坯進(jìn)行粗加工、調(diào)質(zhì)熱處理；熱處理工藝為1040℃保溫3小時(shí)后油淬，之后進(jìn)行550℃的三次高溫回火處理；

[0053] （6）對熱處理后的刀圈刃部進(jìn)行噴砂處理；[0054] 具體過程為：對刀圈刃部部位進(jìn)行噴砂處理，去除表面氧化皮、雜質(zhì)及表面腐蝕物等，增加表面比表面積，利于粉末的熔覆與堆積，增強(qiáng)粉末與基體的結(jié)合強(qiáng)度；

[0055] （7）采用等離子熔覆工藝對刀圈刃口部位進(jìn)行耐磨層的制備；等離子熔覆工藝的工藝參數(shù)為：工作電流130A，掃描速度150mm/min，噴嘴距工件距離10mm，耐磨層的厚度2?

3mm，結(jié)合強(qiáng)度＞600MPa；

[0056] （8）采用等離子熔覆工藝對制備的耐磨層表面繼續(xù)熔覆WC大顆粒，使WC顆粒均勻分布在熔覆層上，進(jìn)一步增加熔覆層的耐磨性。

[0057] 實(shí)施例2[0058] 一種耐磨材料粉末，包括以下質(zhì)量百分比的組分：陶瓷碳化鎢粉末22%，Mo?B粉末50%，金屬Co粉末8%，碳化鎢大顆粒4%，余量為Fe。陶瓷碳化鎢粉末的粒度為35μm，Mo?B粉末

的粒度為40μm。

[0059] 其中Mo?B粉末的制備如下：[0060] 步驟一：將Mo粉和B粉分別置于氫氣還原爐中還原，得到還原Mo粉和還原B粉；Mo粉的還原溫度為1300℃，B粉的還原溫度為1400℃；

[0061] 步驟二：將還原Mo粉和還原B粉按照摩爾比為2:1加入到攪拌磨罐中進(jìn)行攪拌磨料，得到Mo?B混合粉末；攪拌磨料的時(shí)間為110h，轉(zhuǎn)速為600r/min；

[0062] 步驟三：將Mo?B混合粉末放入真空干燥箱中烘干，烘干溫度80℃，烘干時(shí)間4h，烘干后將材料置于真空爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，得到硼化鉬顆粒；燒結(jié)溫度為2000℃，燒結(jié)時(shí)間10h；

[0063] 步驟四：將硼化鉬顆粒粉碎、篩選，得到Mo?B粉末；[0064] 將Mo?B粉末烘干脫水處理，烘干溫度80℃，烘干時(shí)間1.5h。[0065] 耐磨材料在盾構(gòu)滾刀刀圈耐磨涂層材料的應(yīng)用，具體如下：[0066] （1）利用三維混粉機(jī)對陶瓷碳化鎢粉末、Mo?B粉末、Co粉末、Fe粉進(jìn)行混粉處理；[0067] （2）對混合后的粉末進(jìn)行攪拌磨處理6h；[0068] （3）對攪拌磨后的材料進(jìn)行預(yù)處理；將混粉后的材料放入真空干燥箱中烘干，烘干溫度80℃，烘干時(shí)間3h；

[0069] （4）對滾刀刀圈進(jìn)行模鍛、開孔、碾環(huán)處理；[0070] 使?jié)L刀刀圈鋼錠鋼圈102加熱到一定溫度，把橫截面較小的坯料反復(fù)鍛打得到橫截面較大的鍛件，提高鍛件的橫向力學(xué)性能并減少工件的各向異性，反復(fù)的鐓粗和拔長有

利于打碎鋼件中的碳化物，減少疏松等缺陷，優(yōu)化微觀組織結(jié)構(gòu)，保存完整的金屬流線；對

鍛造后的刀圈開孔、碾環(huán)處理采用雙導(dǎo)向輥臥式軋環(huán)機(jī)，對鍛打后的刀圈進(jìn)行碾環(huán)加工處

理，刀圈毛坯初步成型；

[0071] （5）對刀圈毛坯進(jìn)行粗加工、調(diào)質(zhì)熱處理；熱處理工藝為1050℃保溫3小時(shí)后油淬，之后進(jìn)行500℃的三次高溫回火處理；

[0072] （6）對熱處理后的刀圈刃部進(jìn)行噴砂處理，主要是對刀圈刃部部位進(jìn)行噴砂處理，去除表面氧化皮、雜質(zhì)及表面腐蝕物等，增加表面比表面積，利于粉末的熔覆與堆積，增強(qiáng)

粉末與基體的結(jié)合強(qiáng)度；

[0073] （7）采用等離子熔覆工藝對刀圈刃口部位進(jìn)行耐磨層101的制備；等離子熔覆工藝的工藝參數(shù)為：工作電流180A，掃描速度200mm/min，噴嘴距工件距離12mm，耐磨層的厚度2?

3mm，結(jié)合強(qiáng)度＞600MPa；

[0074] （8）采用等離子熔覆工藝對制備的耐磨層表面繼續(xù)熔覆WC大顆粒，使WC顆粒均勻分布在熔覆層上，進(jìn)一步增加熔覆層的耐磨性。

[0075] 實(shí)施例3[0076] 一種耐磨材料粉末，包括以下質(zhì)量百分比的組分：陶瓷碳化鎢粉末25%，Mo?B粉末40%，金屬Co粉末10%，碳化鎢大顆粒4%，余量為Fe。陶瓷碳化鎢粉末的粒度為40μm，Mo?B粉末

的粒度為50μm。

[0077] 其中Mo?B粉末的制備如下：[0078] 步驟一：將Mo粉和B粉分別置于氫氣還原爐中還原，得到還原Mo粉和還原B粉；Mo粉的還原溫度為800℃，B粉的還原溫度為900℃；

[0079] 步驟二：將還原Mo粉和還原B粉按照摩爾比為2:1加入到攪拌磨罐中進(jìn)行攪拌磨料，得到Mo?B混合粉末；攪拌磨料的時(shí)間為120h，轉(zhuǎn)速為400r/min；

[0080] 步驟三：將Mo?B混合粉末放入真空干燥箱中烘干，烘干溫度100℃，烘干時(shí)間3h，烘干后將材料置于真空爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)，得到硼化鉬顆粒；燒結(jié)溫度為2500℃，燒結(jié)時(shí)間6h；

[0081] 步驟四：將硼化鉬顆粒粉碎、篩選，得到Mo?B粉末；[0082] 將Mo?B粉末烘干脫水處理，烘干溫度120℃，烘干時(shí)間1h。[0083] 耐磨材料在盾構(gòu)滾刀刀圈耐磨涂層材料的應(yīng)用，具體如下：[0084] （1）利用三維混粉機(jī)對陶瓷碳化鎢粉末、Mo?B粉末、Co粉末、Fe粉進(jìn)行混粉處理；[0085] （2）對混合后的粉末進(jìn)行攪拌磨處理6h；[0086] （3）對攪拌磨后的材料進(jìn)行預(yù)處理；將混粉后的材料放入真空干燥箱中烘干，烘干溫度120℃，烘干時(shí)間2h；

[0087] （4）對滾刀刀圈進(jìn)行模鍛、開孔、碾環(huán)處理；[0088] （5）對刀圈毛坯進(jìn)行粗加工、調(diào)質(zhì)熱處理；熱處理工藝為1070℃保溫3小時(shí)后油淬，之后進(jìn)行530℃的三次高溫回火處理；

[0089] （6）對熱處理后的刀圈刃部進(jìn)行噴砂處理；[0090] （7）采用等離子熔覆工藝對刀圈刃口部位進(jìn)行耐磨層的制備；等離子熔覆工藝的工藝參數(shù)為：工作電流150A，掃描速度250mm/min，噴嘴距工件距離15mm，耐磨層的厚度2?

3mm，結(jié)合強(qiáng)度＞600MPa；

[0091] （8）采用等離子熔覆工藝對制備的耐磨層表面繼續(xù)熔覆WC大顆粒。[0092] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。