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一種鐵基冶金及其制備方法


  高溫合金是一種以鐵為基礎,并與各種元素形成合金,以提高其高溫力學(xué)性能和高溫耐腐蝕性的特殊合金。與鎳基和鈷基高溫合金相比,高溫合金是一種廣泛應用于國防、能源、航空和核反應等領(lǐng)域的高溫結構材料。高溫合金的傳統應用領(lǐng)域是航空發(fā)動(dòng)機?,F有的鐵基冶金雖然種類(lèi)繁多,但隨著(zhù)我國工業(yè)化的發(fā)展,各種民用行業(yè)對高溫合金材料的需求日益增加,遠遠不能滿(mǎn)足工業(yè)發(fā)展的需要。因此在現有鐵基冶金的基礎上,我們開(kāi)發(fā)了一種具有理想韌性和耐磨性,以及良好焊接性、硬度和可加工性的鐵基冶金。


  技術(shù)要點(diǎn):鑒于上述技術(shù)問(wèn)題,技術(shù)人員提供了一種鐵基冶金及其制備方法。加入稀土復合增強材料,制備的鐵基冶金與多種元素復合合金化,然后進(jìn)行熱處理,使鐵基合金具有理想的硬度和力學(xué)性能。為了達到上述目的,該鐵基冶金采用的技術(shù)方案是,鐵基冶金由以下質(zhì)量百分比的原料組成:鉻4.5-5.8%,硅0.4-0.8%,碳0.41-0.48%,石墨烯復合材料1.2-1.6%,錳1.0-1.5%,鎢0.8-1.2%。

       鐵基冶金

      一、氧化石墨烯處理:制備質(zhì)量濃度為2 ~ 4mg/ml的氧化石墨烯水溶液,將氧化石墨烯粉末分散在去離子水中,然后用功率為60 ~ 100w的超聲波清洗機進(jìn)行超聲波處理25 ~ 30分鐘,得到完全分散的氧化石墨烯水懸浮液體系,其中超聲波清洗機的溫度調節為20 ~ 25°;


      二、稀土元素改性石墨烯的制備:在步驟1得到的氧化石墨烯水懸浮液體系中加入適量的聚乙烯亞胺,然后加入適量的硝酸鑭在超聲分散20 ~ 24h后,回流后冷卻至70 ~ 80°,繼續超聲處理2 ~ 4h,在100 ~ 105°回流20 ~ 24h,加入質(zhì)量分數為50%的水合肼繼續反應6 ~ 8h;反應結束后,將混合均勻的懸浮體系進(jìn)行真空過(guò)濾、洗滌和真空干燥處理,在450-500°煅燒5-8小時(shí),得到稀土鑭/聚乙烯亞胺-石墨烯復合材料。該鐵基冶金的稀土鑭/聚乙烯亞胺-石墨烯復合材料結合了石墨烯和稀土氧化物的優(yōu)點(diǎn),加入了附著(zhù)力強的高分子聚合物,有利于稀土元素在石墨烯表面的附著(zhù)。同時(shí),該復合材料不僅具有石墨烯對合金的強韌化作用,還具有稀土元素對合金的細化作用;而且稀土鑭不與鐵形成金屬間化合物,能很好地發(fā)揮稀土本身的活性作用。


       鐵基冶金的制備方法包括熔煉過(guò)程和熱處理過(guò)程;熔煉過(guò)程包括以下步驟:1、配料熔煉:按原料質(zhì)量百分比配料,加熱至1530-1550°至全部原料熔化,熔煉成金屬熔體,保溫5-10分鐘;2、精煉靜置:將步驟(1)得到的金屬熔體表面浮渣撇去,精煉3-5min,精煉后撇去表面浮渣,靜置8-10min;3、澆注:當精煉后的熔融金屬溫度降至1500 ~ 1520°時(shí),澆注成型,得到鐵基合金;熱處理工藝是將熔煉得到的鐵基合金在1000 ~ 1050°固溶處理2 ~ 4h,然后在500 ~ 600°時(shí)效處理6 ~ 10h。


  上述鐵基冶金的有益效果是:該鐵基冶金由多種元素復合合金化,加入硼和稀土復合增強材料,先熔煉澆注,再進(jìn)行熱處理,提高了鐵基冶金的韌性和耐磨性,具有良好的硬度、焊接性和可加工性,使用壽命也有所提高。


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