新型耐磨材料的研究与应用

水泥机械设备耐磨件

材质的选用

(内部资料)

长春铭成合金钢有限公司

2008-1-21 在水泥的生产过程中需应用大量的耐磨材料，近几年其应用范围已突破传统的铸造耐磨材料，非铸造类的耐磨材料得到更广泛的应用。就作者的研究、应用和了解的有限认识，作一介绍。

一、铸造耐磨材料

用于磨机衬板、隔仓板、篦板，破碎机锤头、板锤、反击板、颚板，立磨辊、盘等易损件的耐磨材料仍为铸造类的耐磨材料。

第一代耐磨材料------高锰钢。优点：韧性极好，在强冲击条件下产生加工硬化。缺点：易塑性变形，不耐磨。目前，高锰钢、合金高锰钢及超高锰钢仅限用于大型破碎机锤头、板锤、反击板、篦板、颚式破碎机颚板及圆锥破内外锥等易损件，

第二代耐磨材料------镍硬铸铁。优点：硬度高，耐磨性好。缺点：脆性较大，应用范围小。目前，仅有部分立磨辊采用镍硬铸铁，其它应用很少。

第三代耐磨材料------高铬铸铁和各类合金钢。高铬铸铁优点：硬度高，耐磨性好，韧性比镍硬铸铁大幅度提高。缺点：在高冲击条件下，韧性仍嫌不足。合金钢优点：可通过调整含碳量、加入不同含量的合金元素及相应的热处理工艺，获得宽范围的硬度与韧性相匹配的综合机械性能，应用范围更广。

1. 高锰钢系列耐磨材料

在大型破碎设备中高冲击力的工况条件下，大多采用标准型高锰钢，同时发展了合金高锰钢、中锰钢（6~8%Mn）和超高锰钢（16.0~19.0 %Mn）。

1.1 美国材料试验协会奥氏体锰钢铸件标准 ASTM A128/A128M-93

表1 美国奥氏体锰钢铸件化学成分（%）

牌

号 C Mn Cr Mo Ni Si P

A 1.05-1.35 >11.0 - - - <1.00

<0.07

B 0.9-1.35 11.5-14.0 - - - <1.00 <0.07

耐磨材料简介

耐磨材料发展趋势

耐磨材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的新型材料，是信息技术、生物技术、能源技术等高技术领域和国防建设的重要基础材料，同时也对改造某些传统产业，如农业、化工、建材等起着重要作用。耐磨材料种类繁多，用途广泛，正在形成一个规模宏大的高技术产业群，有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。耐磨材料按使用性能分，可分为微电子材料、光电子材料、传感器材料、信息材料、生物医用材料、生态环境材料、能源材料和机敏（智能）材料。由于我们已把电子信息材料单独作为一类新材料领域，所以这里所指的新型耐磨材料是除电子信息材料以外的主要耐磨材料。

耐磨材料是新材料领域的核心，对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，在全球新材料研究领域中，耐磨材料约占 85 % 。随着信息社会的到来，特种耐磨材料对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用，是二十一世纪信息、生物、能源、环保、空间等高技术领域的关键材料，成为世界各国新材料领域研究发展的重点，也是世界各国高技术发展中战略竞争的热点。

鉴于耐磨材料的重要地位，世界各国均十分重视耐磨材料技术的研究。 1989年美国200多位科学家撰写了《90年代的材料科学与材料工程》报告，建议政府支持的6类材料中有5类属于耐磨材料。从1995年至2001年每两年更新一次的《美国国家关键技术》报告中，特种耐磨材料和制品技术占了很大的 比例 。2001年日本文部省科学技术政策研究所发布的第七次技术预测研究报告中列出了影响未来的100项重要课题,一半以上的课题为新材料或依赖于新材料发展的课题,而其中绝大部分均为耐磨材料。欧盟的第六框架计划和韩国的国家计划等在他们的最新科技发展计划中, 都把耐磨材料技术列为关键技术之一加以重点支持。各国都非常强调耐磨材料对发展本国国民经济、保卫国家安全、增进人民健康和提高人民生活质量等方面的突出作用。

1、新型耐磨材料国外发展现状

一、 MC尼龙应用简介

MC尼龙制品作为工程塑料之一，“以塑代钢、性能卓越”，用途极其广泛。它具有重量轻、强度高、自润滑、耐磨、防腐，绝缘等多种独特性能。其摩擦系数比钢低8.8倍，比铜低8.3倍，而比重仅为铜的七分之一。MC尼龙可直接取代原铜不锈钢、铝合金等金属制品。多年来我公司生产的MC尼龙滑轮、滑块、齿轮、蜗轮、托轮、支承轮、走轮、水泵叶轮、轴套、轴瓦、柱肖、活赛阀体、挡胶板、皮带轮、转动轮、棒材、管材、板材等，不仅较好地取代了相应的金属品，而且使用户降低了成本，延长了整机及零件的使用寿命，经济效益有显著提高。3 R2 b* _ C) @" n# p5 S8 g' Y

MC尼龙在机械方面作为减振耐磨材料代替有色金属及合金钢，一个400公斤尼龙制品，它的实际体积相当于2.7吨钢或3吨青铜，采用MC尼龙零部件，不仅提高了机械效率，减少保养，而且一般使用寿命可提高4-5倍。4 \9 Y( ?9 u' A4 l% G

应用实例：/ ^, c& g) d8 U4 ]# {1 K, P; s

（1）滑轮& R" j( S- o T1 n m

传统的滑轮多采用铸铁或铸钢件，它们虽然承载能力大，但耐磨性差，而且损伤钢绳，加之铸钢类滑轮工序复杂，实际成本高于MC尼龙滑轮，使用MC尼龙制作的滑轮强度高，加工容易。只要配方合适，还可制成不同性能要求的滑轮，采用MC尼龙滑轮后，滑轮寿命提高4-5倍，钢丝绳寿命提高10倍，拿“金属滑轮”和“MC尼龙滑轮”相比较，MC尼龙滑轮可减轻吊臂和吊臂头部重量70%，提高了生产效率，增强了起重功能和机械的整机性能，方便维修、拆装，无油润滑。国外许多起重机制造厂，如德国的利勃海尔公司，日本加藤株式会社，自70年代就开始使用MC尼龙滑轮。目前，国内12-125七级各型汽车起重机上已全面应用，以LT40型汽车起重机为例，应用MC尼龙滑轮仅钢丝绳和滑轮维修费就节省10万元以上。. g/ K- y+

第24卷第4期高分子材料科学与工程Vol.24,No.4

　2008年4月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGApr.2008

热固性耐磨聚合物及其复合材料的研究现状

王宇飞,孙斓珲,杨振国

(复旦大学材料科学系,上海200433)

摘要:介绍了聚合物及其复合材料特有的磨粒磨损、冲刷磨损和粘着磨损机理,并对酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯、交联型聚酰亚胺等几种热固性聚合物及其复合材料的摩擦学性能、研究现状及发展趋势进行了评述。

关键词:热固性;聚合物基复合材料;磨损;酚醛树脂;环氧树脂;聚氨酯;聚酰亚胺中图分类号:TB383 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2008)04-0001-04

收稿日期:2006-10-23;修订日期:2007-03-27基金项目:上海市科委基金项目(052912049)联系人:杨振国,主要从事复合材料和失效分析研究,E-mail:zgyang@ 聚合物基复合材料具有优良的摩擦学性

能,其摩擦系数低、化学稳定性好、吸震降噪等,

但其耐热性及强度较低。热固性塑料及其复合

材料具有比强度高、抗压能力强、表面包容异

物、耐热性及加工性能优异,其力学强度在特定

条件下可以与金属材料相媲美,能够满足近代

工业对耐磨材料的需求,已成为新一代替代金

属及陶瓷基耐磨材料[1,2]。目前,工程上应用

最多的热固性耐磨材料有酚醛树脂、环氧树脂、

聚氨酯、热固性聚酰亚胺等。本文总结了聚合

物的耐磨特性,并针对热固性聚合物及其复合

材料的研究现状进行了综述,并指出未来的发

展方向。

1　聚合物基复合材料的磨损特性

材料的磨损过程是一种复杂的物理、化学、

与力相互作用的现象。金属的磨损已有相当深

入的研究,但至今对它的认识基本上仍是经验

性的,聚合物的摩擦与磨损更是如此。金属由

于摩擦引起磨损,其磨损形式大致可分为六种:

粘着磨损、磨粒磨损、冲蚀磨损、疲劳磨损、腐蚀

磨损及微动磨损;就聚合物而言,除此之外还涉