一種錳鉬銅‑矽鐵合金負載納米鈦‑鐵氧化物的灰鑄鐵用複合變質劑及其製備方法與流程
2023-06-09 11:59:36 5
本發明涉及一種灰鑄鐵用變質劑，具體涉及一種錳鉬銅-矽鐵合金負載納米鈦-鐵氧化物的灰鑄鐵用複合變質劑及其製備方法。
背景技術：
：灰鑄鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵，也是在工業生產中被應用最廣的一類鑄鐵，其具有良好的鑄造性能，同時在減振、耐磨、切削加工以及缺口敏感性等方面表現優異，但是由於灰鑄鐵中的片狀石墨對基體割裂嚴重，使其力學性能表現較差，提高灰鑄鐵的強度也是行業中急需解決的問題。目前提高灰鑄鐵強度的主要方法是在熔煉過程中加入一定量的鉻、鉬、鎳、銅以及稀土等合金元素作為變質劑，以細化晶核，增加晶核數量，從而提高組織強度，這種方法雖然能夠改善灰鑄鐵的強度，但是原料利用率低，生產成本高等因素的制約；近年來還興起利用納米材料作為變質劑，可以大量的增加熔體內晶核數量，同時細化晶粒，提高組織的緻密度，然而由於納米材料的結構特點，其在熔體中的分散性差，容易漂浮，需要輔助專門的噴射裝置，提高了生產成本。技術實現要素：本發明的目的在於，製備一種由納米材料與合金元素混合負載的新型變質劑，減少貴重合金元素的使用量，同時簡單無損的改善納米材料在熔體中分散性，提高各原料的利用率，達到改善灰鑄鐵力學性能的目的，為了實現上述目的，本發明提供一種錳鉬銅-矽鐵合金負載納米鈦-鐵氧化物的灰鑄鐵用複合變質劑及其製備方法，採用的技術方案如下：一種錳鉬銅-矽鐵合金負載納米鈦-鐵氧化物的灰鑄鐵用複合變質劑及其製備方法，其特徵在於，該變質劑由以下重量份的原料製成：納米二氧化鈦2-3、納米球形四氧化三鐵粉1-2、錳2-3、鉬0.4-0.5、納米銅1-2、含矽45%的矽鐵3-5、膨脹石墨粉3-4、矽酸鎂鋁0.2-0.3、濃度為5-8%的乙醇水溶液20-25、助劑0.4-0.5。所述的助劑由以下重量份的原料製成：鉀長石2-3、鋰礦渣1-3、釔基稀土孕育劑2-3、磷酸硼0.5-0.8、納米碳纖維2-3、木質素磺酸鈉1-2、有機膨潤土2-3、水15-20，製備方法為：先將木質素磺酸鈉、有機膨潤土投水中，充分攪拌混合40-50min，製成活化液備用，隨後將鉀長石、鋰礦渣粉碎，過80-120目篩，篩下物投入活化液中研磨1-2h，得活化鉀長石-鋰礦渣均漿，最後再將其它剩餘成分加入到活化均漿中，攪拌混合2-3h，即得摻雜納米碳纖維的複合增強孕育助劑。所述的一種錳鉬銅-矽鐵合金負載納米鈦-鐵氧化物的灰鑄鐵用複合變質劑的製備方法為：（1）先將錳、鉬、納米銅、矽鐵混合均勻後投入電爐中，熔融後澆注成型，隨後將所得合金破碎，過300-400目篩，得合金粉備用；（2）將納米二氧化鈦、納米球形四氧化三鐵與膨脹石墨粉混合，投入10-15重量份的乙醇水溶液中，攪拌混合均勻後將漿料進行密閉球磨處理，球磨2-3h後，所得漿料高速攪拌混合12-15h，得膨脹石墨負載納米鈦-鐵氧化物漿料備用；（3）將步驟（1）所得的合金微粉、步驟（2）所得漿料與其它剩餘成分混合，在密閉環境中進行二次攪拌，將混合漿料高速攪拌混合15-18h後熱風乾燥，完全除去水份，破碎成細粉狀，即得。與現有技術相比，本發明複合變質劑將以高熔點、高比表面積的膨脹石墨粉負載的納米二氧化鈦、納米四氧化三鐵粉體與錳鉬銅-矽鐵合金粉相互粘結負載，製得一種性能穩定的變質劑，其中的納米材料在鑄鐵熔液中具有良好的分散性和熱穩定性，該變質劑加入鐵水中能快速熔入，促進了石墨化過程，改變石墨形狀，增加晶核數量，細化鑄鐵結構，改善了灰鑄鐵的力學性質，提高了成品率，其較之傳統變質劑使用更為便捷，生產成本也得到降低。具體實施方式實施例本實施例變質劑由以下重量份原料製成：納米二氧化鈦3、納米球形四氧化三鐵粉1、錳3、鉬0.5、納米銅1、含矽45%的矽鐵5、膨脹石墨粉3、矽酸鎂鋁0.3、濃度為8%的乙醇水溶液22、助劑0.5。所述的助劑由以下重量份的原料製成：鉀長石2、鋰礦渣2、釔基稀土孕育劑2.5、磷酸硼0.6、納米碳纖維3、木質素磺酸鈉1.8、有機膨潤土3、水18，製備方法為：先將木質素磺酸鈉、有機膨潤土投水中，充分攪拌混合45min，製成活化液備用，隨後將鉀長石、鋰礦渣粉碎，過100目篩，篩下物投入活化液中研磨1.5h，得活化鉀長石-鋰礦渣均漿，最後再將其它剩餘成分加入到活化均漿中，攪拌混合2.5h，即得摻雜納米碳纖維的複合增強孕育助劑。所述的一種錳鉬銅-矽鐵合金負載納米鈦-鐵氧化物的灰鑄鐵用複合變質劑的製備方法為：（1）先將錳、鉬、納米銅、矽鐵混合均勻後投入電爐中，熔融後澆注成型，隨後將所得合金破碎，過400目篩，得合金粉備用；（2）將納米二氧化鈦、納米球形四氧化三鐵與膨脹石墨粉混合，投入12重量份的乙醇水溶液中，攪拌混合均勻後將漿料進行密閉球磨處理，球磨3h後，所得漿料高速攪拌混合13h，得膨脹石墨負載納米鈦-鐵氧化物漿料備用；（3）將步驟（1）所得的合金微粉、步驟（2）所得漿料與其它剩餘成分混合，在密閉環境中進行二次攪拌，將混合漿料高速攪拌混合16h後熱風乾燥，完全除去水份，破碎成細粉狀，即得。本實施例以HT200為例，使用方法為：在HT200製造過程中使用包底衝入法分別加入0.50wt%、0.60wt%、0.80wt%的變質劑，變質處理後的鑄液澆注出試樣，試樣尺寸均為Φ30mm×300mm，且分別標記為1、2、3，這三種不同變質劑含量的試樣各自力學性能測試結果如下：編號123抗拉強度265MPa278MPa305MPa當前第1頁1 2 3