科创中国

钢铁耐磨材料广泛应用于冶金、电力、建材、机械等磨损工况用构件，年消耗资金超过1万亿元。但耐磨性低和消耗量大成为行业发展共性技术难题。陶瓷颗粒-钢铁基复合材料兼具陶瓷高耐磨性和钢铁基体强韧性成为耐磨材料发展方向。在强冲击磨损工况下复合层易剥落、难以规模化应用一直是复合材料研究领域的首要问题和技术关键。

针对上述问题，开发了宏观保护-微观增强-基体支撑协同作用的抗磨钢铁基复合材料结构、制备、构件成形与应用一体化技术。创新成果如下：1、提出了根须仿生复合结构强化新思路。2、设计了具有桩钉效应的多尺度孔道三维互通构型增强体，解决了高应力、强冲击磨损工况复合层易剥落难题。3、发明了热物性参数可调的陶瓷增强颗粒制备技术，解决了与不同基体、不同工况的适配性问题，以及复合层易开裂的难题。4、发明了陶瓷颗粒活化-包覆-连接一体化的增强体制备技术，大幅提高了钢铁熔体铸渗性，奠定了陶瓷颗粒定位复合的基础。5、发明了陶瓷增强体精准复合定位的钢铁熔体铸渗技术，提出了钢铁基复合材料宏观保护-微观增强-基体支撑协同控制的磨损机理。6、研究出复合材料构件一次复合、二次复合成型技术，形成了颗粒增强钢铁基复合材料的成套技术，开发了系列产品，实现了复合耐磨构件的模块化、集成化、低成本、稳定化制备及规模应用。

申请发明专利20件，已授权14件，发表相关论文15篇，SCI、EI收录8篇。国内首次实现了复合磨辊、衬板、锤头、板锤等多品种多规格耐磨件的稳定制备与规模应用。实际应用表明：钢铁基复合材料耐磨性是相应单一基体的2-4倍，指标重现性好、技术成熟，产品质量稳定、市场竞争力强。近三年实现新增直接经济效益38.75亿元，新增利税5.4亿元，出口创汇516万美元。另外，成果产品在多个使用单位装机应用，获得间接经济效益22.13亿元，利税1.06亿元。

项目成果的实施大幅度提升我国强韧、耐磨钢铁基复合材料的制造水平，推动了钢铁基复合材料理论研究和技术进步，奠定了我国耐磨材料产业用高端钢铁基复合材料的国际领先地位，带动了传统产业转型升级，引领和驱动产业发展，经济和社会效益显著。