一種鐵基冶金及其制備方法

　　高溫合金是一種以鐵為基礎(chǔ)，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(yīng)用于國(guó)防、能源、航空和核反應(yīng)等領(lǐng)域的高溫結(jié)構(gòu)材料。高溫合金的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域是航空發(fā)動(dòng)機(jī)。現(xiàn)有的鐵基冶金雖然種類繁多，但隨著我國(guó)工業(yè)化的發(fā)展，各種民用行業(yè)對(duì)高溫合金材料的需求日益增加，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)發(fā)展的需要。因此在現(xiàn)有鐵基冶金的基礎(chǔ)上，我們開發(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(fù)合增強(qiáng)材料，制備的鐵基冶金與多種元素復(fù)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(dá)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(fù)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(jī)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(jī)的溫度調(diào)節(jié)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(xù)超聲處理2 ~ 4h，在100 ~ 105°回流20 ~ 24h，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%的水合肼繼續(xù)反應(yīng)6 ~ 8h;反應(yīng)結(jié)束后，將混合均勻的懸浮體系進(jìn)行真空過濾、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(fù)合材料。該鐵基冶金的稀土鑭/聚乙烯亞胺-石墨烯復(fù)合材料結(jié)合了石墨烯和稀土氧化物的優(yōu)點(diǎn)，加入了附著力強(qiáng)的高分子聚合物，有利于稀土元素在石墨烯表面的附著。同時(shí)，該復(fù)合材料不僅具有石墨烯對(duì)合金的強(qiáng)韌化作用，還具有稀土元素對(duì)合金的細(xì)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程和熱處理過程;熔煉過程包括以下步驟：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(dāng)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(fù)合合金化，加入硼和稀土復(fù)合增強(qiáng)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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