一種粉末冶金無鈷鐵基合金及其製備方法
2023-05-02 02:29:36
一種粉末冶金無鈷鐵基合金及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種粉末冶金無鈷鐵基合金，其特徵在於，由下列重量份的原料製成：鉻5.2-5.6、鎳4.1-4.4、錳6.2-6.6、矽2.5-2.7、石墨0.7-1.1、鉬2.2-2.5、鎢7.2-7.6、鐵粉73-76、Zr0.7-1.1、Hf0.4-0.8、助劑2-3；本發明組織緻密性、強韌性、高溫硬度、耐磨性、耐熱腐蝕和熱疲勞等性能都優異，而且不含鈷，降低了生產成本、節約了資源，適合於核閥密封面使用。
【專利說明】 一種粉末冶金無鈷鐵基合金及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及粉末冶金領域，特別是一種粉末冶金無鈷鐵基合金及其製備方法。
【背景技術】
[0002]國際上核閥密封面堆焊材料一般均為含鈷合金，如Stellite 6或Stellite 21等。Stellite系列鈷基合金具有良好的高溫性能、極好的低摩擦和抗磨損特性、優異的耐熱腐蝕性及耐熱疲勞性能等原因，Stellite系列鈷基合金在核電閥門中被廣泛應用。然而，由於鈷基合金價格昂貴，以及我國鈷資源缺乏，是一種昂貴的戰略資源，我國科技工作者一直都在尋求鈷基合金的替代品。另外，以鈷基熔覆層為核閥密封面的閥門在使用過程中，由鈷基合金磨損和腐蝕碎片中的Co59受到中子照射後激發將形成Co60同位素，Co60是半衰期極長的強放射源，在停堆檢修時造成檢修時間的增加和對維修人員的威脅，也會大大增加核燃料屏蔽的難度和成本。因此，今後國家第三代大型壓水堆核電站，包括美國的AP1000和法國的EPR，其核級閥門的密封面都要求採用無鈷材料。
[0003]因此我們需要研究一種具有自主智慧財產權的可以應用在核級閥門的密封面的無鈷材料。粉末冶金是製取金屬粉末或用金屬粉末(或金屬粉末與非金屬粉末的混合物)作為原料，經過成形和燒結，製取金屬材料、複合材料以及各種類型製品的工業技術。目前，粉末冶金技術已被廣泛應用於交通、機械、電子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工業等領域，成為新材料科學中最具發展活力的分支之一。粉末冶金技術具備顯著節能、省材、性能優異、產品精度高且穩定性好等一系列優點，非常適合於大批量生產。另外，部分用傳統鑄造方法和機械加工方法無法製備的材料和複雜零件也可用粉末冶金技術製造，因而備受工業界的重視。粉末冶金結構件製品材料成分不受熔煉限制，既可以加入合金成分，也可以加入其它結構組分，並且在相當大的範圍內根據要求進行調整，進而在力學性能上能達到與鋼件匹配的效果。
[0004]粉末冶金機械化程度高，既能減少人員，又能提高效率，進而節約成本。粉末冶金技術能取代傳統的製造工藝，為廣大傳統企業節約成本。所以研究各種機械零部件的粉末冶金的配方，適應不同的需要，具有重要的意義。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種適用於核閥密封面的粉末冶金無鈷鐵基合金及其製備方法。
[0006]為了實現本發明的目的，本發明通過以下方案實施:
一種粉末冶金無鈷鐵基合金，由下列重量份的原料製成:鉻5.2-5.6、鎳4.1-4.4、猛6.2-6.6、矽 2.5-2.7、石墨 0.7-1.1、鑰 2.2-2.5、鎢 7.2-7.6、鐵粉 73-76、Zr 0.7-1.1、Hf0.4-0.8、助劑 2-3 ；
所述的助劑由下列重量份的原料製成:鐵粉30-34、氫氧化鋁2-3、硫酸鋅1-2、麥飯石1-2、納米碳1_2、玉石2_3、聚異丁稀2_3、招酸酷偶聯劑DL-411 1-2、碳化娃粉2_3 ;製備方法是將鐵粉、氫氧化鋁、硫酸鋅、麥飯石混合，研磨成200-300目粉末，然後加入鋁酸酯偶聯劑DL-411混合均勻，在10-15Mpa下壓製成坯料，然後，送入920_950°C下煅燒3_4小時，冷卻後，粉碎成300-400目粉末，與其它剩餘成分混合，加熱至60-70°C，在1200-1500轉/分下攪拌1-2小時，即得。
[0007]本發明所述粉末冶金無鈷鐵基合金，由以下具體步驟製成:
Cl)將鉻、鎳、錳、鑰、鎢、Zr、Hf、鐵粉混合，加入適量水中，送入球磨機中球磨，得到250-400目粉末，然後，噴霧乾燥、烘乾，在8-12Mpa壓力下壓製成塊狀，然後在氮氣保護氣氛下650-750°C進行燒結8-10小時，將燒結後的物料粉碎後過200-400目篩；
(2)將其它剩餘成分混合均勻；
(3)將步驟(I)、(2)物料在55-59°C下混合攪拌均勻60-75分鐘後，裝入模具，壓製成
坯；
(4)將壓坯放在燒結爐中，以6-8°C/分鐘速率升溫至800-850°C條件下燒結1.5-2小時；然後以5-7°C/分鐘速率升溫至1050-1150°C條件下燒結2-3小時；最後空氣中冷卻至
室溫即可。
[0008]本發明組織緻密性、強韌性、高溫硬度、耐磨性、耐熱腐蝕和熱疲勞等性能都優異，而且不含鈷，降低了生產成本、節約了資源，適合於核閥密封面使用。
具體實施方案
[0009]下面通過具體實例對本發明進行詳細說明。
[0010]一種粉末冶金無鈷鐵基合金，由下列重量份(公斤)的原料製成:鉻5.2、鎳4.1、錳
6.2、矽 2.5、石墨 0.7、鑰 2.2、鎢 7.2、鐵粉 73、Zr 0.7、Hf 0.4、助劑 2 ；
所述的助劑由下列重量份(公斤)的原料製成:鐵粉30、氫氧化鋁2、硫酸鋅1、麥飯石
1、納米碳1、玉石2、聚異丁烯2、鋁酸酯偶聯劑DL-411 1、碳化矽粉2 ;製備方法是將鐵粉、氫氧化鋁、硫酸鋅、麥飯石混合，研磨成200-300目粉末，然後加入鋁酸酯偶聯劑DL-411混合均勻，在10-15Mpa下壓製成坯料，然後，送入920-950°C下煅燒3_4小時，冷卻後，粉碎成300-400目粉末，與其它剩餘成分混合，加熱至60-70°C，在1200-1500轉/分下攪拌1_2小時，即得。
[0011]本發明所述粉末冶金無鈷鐵基合金，由以下具體步驟製成:
(O將鉻、鎳、錳、鑰、鎢、Zr、Hf、鐵粉混合，加入適量水中，送入球磨機中球磨，得到250-400目粉末，然後，噴霧乾燥、烘乾，在8-12Mpa壓力下壓製成塊狀，然後在氮氣保護氣氛下650-750°C進行燒結8-10小時，將燒結後的物料粉碎後過200-400目篩；
(2)將其它剩餘成分混合均勻；
(3)將步驟(I)、(2)物料在55-59°C下混合攪拌均勻60-75分鐘後，裝入模具，壓製成
坯；
(4)將壓坯放在燒結爐中，以6-8°C/分鐘速率升溫至800-850°C條件下燒結1.5-2小時；然後以5-7°C/分鐘速率升溫至1050-1150°C條件下燒結2-3小時；最後空氣中冷卻至
室溫即可。
[0012]經過檢測，本發明的硬度:HRC59 ;抗拉強度:1180MPa。
【權利要求】
1.一種粉末冶金無鈷鐵基合金，其特徵在於，由下列重量份的原料製成:鉻5.2-5.6、鎳 4.1-4.4、錳 6.2-6.6、矽 2.5-2.7、石墨 0.7-1.1、鑰 2.2-2.5、鎢 7.2-7.6、鐵粉 73-76,Zr0.7-1.UHf 0.4-0.8、助劑 2-3 ； 所述的助劑由下列重量份的原料製成:鐵粉30-34、氫氧化鋁2-3、硫酸鋅1-2、麥飯石1-2、納米碳1_2、玉石2_3、聚異丁稀2_3、招酸酷偶聯劑DL-411 1-2、碳化娃粉2_3 ;製備方法是將鐵粉、氫氧化鋁、硫酸鋅、麥飯石混合，研磨成200-300目粉末，然後加入鋁酸酯偶聯劑DL-411混合均勻，在10-15Mpa下壓製成坯料，然後，送入920_950°C下煅燒3_4小時，冷卻後，粉碎成300-400目粉末，與其它剩餘成分混合，加熱至60-70°C，在1200-1500轉/分下攪拌1-2小時，即得。
2.根據權利要求1所述粉末冶金無鈷鐵基合金，其特徵在於，由以下具體步驟製成: Cl)將鉻、鎳、錳、鑰、鎢、Zr、Hf、鐵粉混合，加入適量水中，送入球磨機中球磨，得到250-400目粉末，然後，噴霧乾燥、烘乾，在8-12Mpa壓力下壓製成塊狀，然後在氮氣保護氣氛下650-750°C進行燒結8-10小時，將燒結後的物料粉碎後過200-400目篩； (2)將其它剩餘成分混合均勻； (3)將步驟(I)、(2)物料在55-59°C下混合攪拌均勻60-75分鐘後，裝入模具，壓製成坯； (4)將壓坯放在燒結爐中，以6-8°C/分鐘速率升溫至800-850°C條件下燒結1.5-2小時；然後以5-7°C/分鐘速率升溫至1050-1150°C條件下燒結2-3小時；最後空氣中冷卻至室溫即可。
【文檔編號】B22F3/16GK103600075SQ201310469340
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年10月10日 優先權日:2013年10月10日
【發明者】胡光榮 申請人:銅陵新創流體科技有限公司