專利名稱：原位反應(yīng)鑄造法制備Ti(C,N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料的隨流粉末加氮法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備Ti (C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料，尤其是一種原位反應(yīng)鑄造法制備Ti (C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料的隨流粉末加氮法。
背景技術(shù)：
與目前常見的TiC、VC顆粒增強鐵基復(fù)合材料以及WC-Co系硬質(zhì)合金相比，Ti(C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料具有更優(yōu)越的性能。如與TiC基金屬陶瓷相比，Ti (C1N)基金屬陶瓷高溫下的硬度和橫向斷裂強度(TRS)更高，抗氧化能力和高溫抗蠕變能力更好；與WC-Co系硬質(zhì)合金相比，Ti (C，N)基金屬陶瓷的硬度和強度更高，而密度較低，與鋼鐵的密度更接近。因此，Ti (C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料是一種很有開發(fā)應(yīng)用前景的新型鐵基復(fù)合材料。但是，迄今為止，尚未見國內(nèi)有研究者用Ti (C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料的研究報道，國外關(guān)于Ti (C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料的研究也很少。原位反應(yīng)鑄造法制備Ti (C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料的關(guān)鍵技術(shù)是如何向熔體中引入N，以達到在熔體中生成Ti (C，N)增強顆粒的目的。常用方法是在金屬熔煉過程中向金屬液體通入氮氣，然而，該法要真空熔煉，所需設(shè)備昂貴且操作麻煩，不適宜工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種操作工藝簡單、生產(chǎn)成本明顯降低且適宜工業(yè)化批量生產(chǎn)的原位反應(yīng)鑄造法制備Ti (C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料的隨流粉末加氮法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案原位反應(yīng)鑄造法制備Ti (C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料的隨流粉末加氮法，在大氣環(huán)境下，使用普通中頻爐或工頻爐熔化金屬，澆注時隨流定量向鑄型中加入Ti (C，N)粉末，獲得Ti (C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料。Ti (C，N)粉末的加入量為澆注金屬總量的5. 5 6%。澆注前事先將Ti (C，N)粉末置于隨流加氮裝置中。Ti (C，N)粉末的主要化學(xué)成分見表I。表ITi (C，N)粉末化學(xué)成分表(重量百分數(shù)) 針對目前原位反應(yīng)鑄造法制備Ti (C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料中，加N操作工藝復(fù)雜、實施條件要求高、不宜產(chǎn)業(yè)化等問題，發(fā)明人設(shè)計了隨流粉末加氮法，該法僅需在澆注時隨流定量向鑄型中加入Ti (C，N)粉末，在大氣環(huán)境下，使用一般設(shè)備即可進行，獲得Ti (C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料。應(yīng)用本發(fā)明制備的Ti (C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料性能優(yōu)越，綜合力學(xué)性能好，且對生產(chǎn)設(shè)備無特殊要求，操作工藝簡單，生產(chǎn)成本大大降低，適宜工業(yè)化批量生產(chǎn)。


圖I是本發(fā)明原位反應(yīng)鑄造法制備Ti (C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料的隨流粉末加氮法的工藝操作示意圖，圖中ITi (C，N)粉末，2光電管，3澆包，4鑄型，5給料管，6控制器。圖2是實施例I中Y型試塊的尺寸圖。圖3是實施例I中Ti (C1N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料試樣腐蝕后的金相顯微組織圖一(100X )。圖4是實施例I中Ti圖二(400X )。圖5是實施例I中Ti圖6是實施例I中Ti圖7是實施例2中Ti圖8是實施例3中Ti圖9是實施例4中Ti圖10是實施例5中Ti圖11是實施例6中Ti
(C1N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料試樣腐蝕后的金相顯微組織
(C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料的X射線衍射分析圖。
(C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料的沖擊斷口 SEM形貌。
(C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料的X射線衍射分析圖。
(C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料的X射線衍射分析圖。
(C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料的X射線衍射分析圖。
(C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料的X射線衍射分析圖。
(C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料的X射線衍射分析圖。
具體實施例方式實施例ITi (C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料試樣的成分配比見表2，試驗合金總量10KG，配料單見表3。表2Ti (C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料試樣的成分配比(％)
權(quán)利要求
1.一種原位反應(yīng)鑄造法制備Ti (C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料的隨流粉末加氮法，其特征在于在大氣環(huán)境下，使用普通中頻爐或工頻爐熔化金屬，澆注時隨流定量向鑄型中加入Ti (C，N)粉末，獲得Ti (C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的原位反應(yīng)鑄造法制備Ti(C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料的隨流粉末加氮法，其特征在于所述Ti (C，N)粉末的加入量為澆注金屬總量的5. 5 6%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的原位反應(yīng)鑄造法制備Ti(C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料的隨流粉末加氮法，其特征在于所述澆注前事先將Ti (C，N)粉末置于隨流加氮裝置中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的原位反應(yīng)鑄造法制備Ti(C，N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料的隨流粉末加氮法，其特征在于所述Ti (C，N)粉末的主要化學(xué)成分按重量百分數(shù)為Ti78. 3%, N.11.2%,O O. 5%,C 9. 56%,Si O. 01%, Fe O. 02%, Ca 0.01%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種原位反應(yīng)鑄造法制備Ti(C,N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料的隨流粉末加氮法，在大氣環(huán)境下，使用普通中頻爐或工頻爐熔化金屬，澆注時隨流定量向鑄型中加入Ti(C,N)粉末，獲得Ti(C,N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料。應(yīng)用本發(fā)明制備的Ti(C,N)顆粒增強鐵基復(fù)合材料性能優(yōu)越，綜合力學(xué)性能好，且對生產(chǎn)設(shè)備無特殊要求，操作工藝簡單，生產(chǎn)成本大大降低，適宜工業(yè)化批量生產(chǎn)。
文檔編號C22C33/00GK102935503SQ201210478289
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月22日
發(fā)明者張修海, 湯宏群, 蘇廣才, 潘銘華, 林定富, 韋書建, 湯冰, 陳錫廣, 黃思娟 申請人:廣西大學(xué)