水泥工業(yè)往往要求耐磨件在具有高硬度、高耐磨性的同時(shí)兼有足夠的強(qiáng)度和韌性（典型零件如：錘頭、襯板、鋼球、磨輥等），而單質(zhì)金屬的自然屬性往往又很難實(shí)現(xiàn)“硬而不脆”、“剛?cè)嵯酀?jì)”的矛盾需求。能否使一個(gè)零件在抗磨損的部位具有極高的硬度和耐磨性，而基體部分卻又具有極高的強(qiáng)韌性和可靠性呢？似乎頗有難度。有意思的是，往往高硬度、高耐磨的材料大多是由昂貴的高合金組成，而一般韌性材料或塑性材料大部分卻是價(jià)格低廉的“賤”金屬，這樣在實(shí)現(xiàn)耐磨件“剛?cè)嵯酀?jì)”的同時(shí)兼有良好的經(jīng)濟(jì)性，豈不是一舉兩得。復(fù)合材料正是基于這一要求應(yīng)運(yùn)而生。

　　現(xiàn)代復(fù)合材料的定義是：由兩種或兩種以上不同化學(xué)性能或不同組織結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，通過(guò)不同的工藝方法，以微觀或宏觀的形式人工合成的多相材料，即為復(fù)合材料。復(fù)合材料為多相結(jié)構(gòu)，一類組分（或相）為基體，另一類組分（或相）為增強(qiáng)相。盡管復(fù)合材料定義的細(xì)節(jié)有所不同，但其要點(diǎn)是相同的：其一是含兩種以上不同的組分，其二是具有每個(gè)組分所不具備的優(yōu)良性能。

　　目前，復(fù)合材料已成為自然科學(xué)三大支柱之一的材料科學(xué)中的一個(gè)極有前景的分支。美國(guó)金屬材料信息分析中心（MMGIAG）與歐盟材料學(xué)家預(yù)計(jì)，在2020年以前復(fù)合材料將呈現(xiàn)出空前的高速發(fā)展。其重點(diǎn)是纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料。這些即將涌現(xiàn)出的極為重要的甚至是革命性的技術(shù)成果及其新興產(chǎn)業(yè)，必將改寫(xiě)整個(gè)材料科學(xué)史。

　　其實(shí)，復(fù)合材料技術(shù)早在我國(guó)的漢代即已達(dá)到了一定水準(zhǔn)。愛(ài)讀小說(shuō)的朋友們一定會(huì)對(duì)《水滸傳》中武松手里的“鑌鐵寶刀”記憶猶新。英雄出場(chǎng)，一道閃電，寶刀所向，折戟斷劍、鬼哭狼嚎。這“鑌鐵”又稱“花紋鋼”或“夾鋼”，其實(shí)就是采用兩種不同含碳量材料，一層高硬度鋼（高碳鋼），一層高韌性鋼（中碳鋼），反復(fù)錘鍛、折疊而成。中國(guó)優(yōu)秀的民間工匠，可將一小塊極品夾鋼錘鍛、折疊至4096層。這是何等的復(fù)合材料！而將其推至巔峰的，當(dāng)屬來(lái)自絲綢之路彼端的“大馬士革鋼”（即“雪花鑌鐵”）和日本的“菊花鋼”。當(dāng)年抗倭英雄戚繼光的軍隊(duì)迎戰(zhàn)倭寇初期，手中的兵器常遭精良的日本刀磕折，死傷慘重。無(wú)奈發(fā)展厚背刀迎戰(zhàn)，雖不再易斷，但一經(jīng)正面招架，刃口常翻卷，甚至不能傷敵，遠(yuǎn)不如日本的“菊花鋼刀”靈動(dòng)沉猛。為長(zhǎng)久之計(jì)，戚繼光遂上書(shū)建議，向日本政府訂制一批軍刀，其形制基本上是中國(guó)式的，但制法卻是日本風(fēng)格。戚繼光召集頂尖工匠，夜以繼日仿制改良，終得史上著名的“戚家刀”。此刀配合凌厲的“戚家刀法”，所向無(wú)敵，殺傷力極大。日后在戰(zhàn)場(chǎng)上，這為數(shù)僅數(shù)千把的中日“混血”軍刀，大放異彩，直將倭寇砍得劍崩刀裂，血流成河，魂喪他鄉(xiāng)。其他如干將、鏌铘、魚(yú)腸、湛瀘、軒轅、龍泉、棠溪等寶劍，或據(jù)史書(shū)記載推理，或假現(xiàn)代金相化學(xué)分析，無(wú)不與復(fù)合材料有著直接或間接的聯(lián)系。

　　而今，在水泥工業(yè)中常用的金屬耐磨件有鋼球、襯板、顎板、板錘、錘頭、磨輥、磨盤(pán)、擠壓輥、篦冷機(jī)篦板9大類。早在上世紀(jì)80年代，我國(guó)便對(duì)雙金屬?gòu)?fù)合材料耐磨件展開(kāi)了研究，并在襯板、顎板和小型錘頭上取得了階段性進(jìn)展。至于鋼球和襯板技術(shù)也早在上世紀(jì)80年代即已成熟，這些年來(lái)國(guó)內(nèi)更是有大批企業(yè)將其做得爐火純青且物美價(jià)廉。而顎板和板錘則分別使用高錳鋼及高鉻鑄鐵，效果基本都令人滿意，唯有后5類目前尚處在不斷地探索、發(fā)展之中。但可以肯定的是，這5類耐磨件中，今后一定是各種各樣的復(fù)合材料占據(jù)絕對(duì)的主導(dǎo)地位。

　　目前，水泥工業(yè)常用的金屬?gòu)?fù)合材料主要有金屬鑲鑄、雙液雙金屬?gòu)?fù)合鑄造、鑄滲及自蔓延合成4大類。如今風(fēng)頭正勁的鄭州鼎盛“大金牙”超級(jí)錘頭和比利時(shí)馬科托公司的Duocast與X-Win磨輥、磨盤(pán)，就是兩個(gè)成功的范例。

　　現(xiàn)代新型干法水泥生產(chǎn)線石灰石破碎機(jī)的工作特點(diǎn)，一是給料塊度大（最大邊長(zhǎng)1.5m），二是要適應(yīng)較高硅含量石灰石和夾層土的不利條件。這就對(duì)錘頭提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。一方面錘頭要有極高的韌性來(lái)抵抗單重最大至5噸的大塊石灰石的劇烈沖擊，另一方面要有足夠高的硬度來(lái)抵抗高硅（SiO₂含量＞4.5%、單體尺寸＞45μm）、強(qiáng)磨蝕性石灰石。硬要讓高硬度與高韌性這兩個(gè)本是水火不容的“冤家”聚在一起，單質(zhì)金屬是很難做到的。2002年，欄主在浙江考察水泥市場(chǎng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，有許多生產(chǎn)線使用的破碎機(jī)錘頭壽命均達(dá)不到一個(gè)月，最嚴(yán)重的甚至不到一周。且不說(shuō)磨損成本居高不下，現(xiàn)場(chǎng)頻繁更換笨重的錘頭，員工異常辛苦。真是勞民傷財(cái)！鄭州鼎盛迅即作出技術(shù)判斷：唯有復(fù)合材料技術(shù)方可解決這一難題。于是鄭州鼎盛首先在可商業(yè)化的耐磨材料中，選擇韌性最高的超高錳鋼（Mn18Cr₂）做基體，并用鈮、釩、鈦、鉬、稀土等元素細(xì)化晶粒，凈化晶界，在提高韌性、強(qiáng)度的基礎(chǔ)上提高可靠性。而后，關(guān)鍵是在其工作部位如同鑲牙一般鑲上硬度僅次于金剛石、高達(dá)HRA90的鎢鈦合金。說(shuō)起這鎢鈦合金還是有點(diǎn)來(lái)頭的。在上世紀(jì)70年代初，全軍曾掀起一股研究、練習(xí)“打坦克”的熱潮。其中在彈藥上的一大革新即是在穿甲彈芯中加入新型鎢合金，從而有效提高了穿甲能力。改革開(kāi)放伊始，一則“永不磨損的雷達(dá)表”廣告不知賺足了多少國(guó)人的眼球，其表殼即是鈦合金制成。這個(gè)集高硬度、高強(qiáng)度為一身的鎢鈦合金，天生通體金黃色，鑲在錘頭磨損部位如顆顆鋒利的牙齒，錘頭耐磨性大大提高。“大金牙”超級(jí)錘頭一經(jīng)推出，便迅速紅遍大江南北。新疆青松建化集團(tuán)和田2500t/d生產(chǎn)線原錘頭壽命僅20余天，改用“大金牙”超級(jí)錘頭后壽命長(zhǎng)達(dá)4個(gè)月。為此，該集團(tuán)決定將所有破碎機(jī)錘頭全部換成鄭州鼎盛公司的“大金牙”超級(jí)錘頭。這樣的案例比比皆是、不勝枚舉，“大金牙”也由此名揚(yáng)四海。

　　“大金牙”超級(jí)錘頭的成功并不是偶然的。其實(shí)，早在1999年鄭州鼎盛針對(duì)熟料細(xì)碎中的錘頭磨損難題而推出的“三明治”超級(jí)錘頭，即采用了3種以上材料的復(fù)合。在磨損最嚴(yán)重部位使用HRA90以上的鎢鈦超硬材料，次磨損部位采用高達(dá)HRC62～64的超級(jí)高鉻鑄鐵，磨損少的柄部則采用廉價(jià)的高韌性中碳鋼，很好地解決了高耐磨、抗斷裂以及良好的經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題。許多水泥客戶一套錘頭滿負(fù)荷工作壽命長(zhǎng)達(dá)4～5個(gè)月，徹底解決了熟料細(xì)碎機(jī)錘頭壽命短這一世界性難題，只是由于當(dāng)時(shí)企業(yè)初創(chuàng)，勢(shì)小力薄，人微言輕，無(wú)力作大的推廣。而伴隨新型干法水泥生產(chǎn)線開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用輥壓機(jī)，熟料細(xì)碎機(jī)市場(chǎng)嚴(yán)重縮水，因而未能為行業(yè)做出更大貢獻(xiàn)，欄主至今甚為遺憾。

　　如今，立磨在新型干法水泥生產(chǎn)線上的應(yīng)用越來(lái)越普及。磨輥、磨盤(pán)的消耗，尤其是其在高硅、強(qiáng)磨蝕性石灰石粉磨作業(yè)中的消耗，使其快速磨損失效；不僅使材料成本上升，且時(shí)常威脅生產(chǎn)線的平衡作業(yè)，因而引起業(yè)內(nèi)廣泛的關(guān)注。目前，磨輥、磨盤(pán)的材質(zhì)一部分是使用高鉻鑄鐵，一部分是使用堆焊材料。而比利時(shí)馬科托公司推出的具有優(yōu)良性能的Duocast和X-Win復(fù)合材料則獨(dú)樹(shù)一幟，在業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。

　　Duocast技術(shù)是將高耐磨的高鉻棒鑲在韌性鑄鐵的坯體里，既耐磨又不易開(kāi)裂。X-Win技術(shù)則是將蜂窩狀、更高硬度同時(shí)兼有高韌性的陶瓷，復(fù)合在高硬度的高鉻鑄鐵中。其整體壽命比目前主流的高鉻鑄鐵高出1～3倍，這是一個(gè)很了不起的進(jìn)步。欄主預(yù)言，這項(xiàng)技術(shù)近年內(nèi)將有更大進(jìn)展。鄭州鼎盛正在與鄭州大學(xué)合作開(kāi)展納米陶瓷復(fù)合高鉻鑄鐵技術(shù)的課題研究，雖有些許進(jìn)展，但仍困難重重，至今無(wú)法進(jìn)入工業(yè)化應(yīng)用。目前看，比利時(shí)馬科托公司的技術(shù)仍明顯領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)。