一種鉬鈮鎳‑矽鈣合金負載納米硼化釩‑陶瓷粉的耐熱鑄鐵用複合變質劑及其製備方法與流程
2023-12-01 22:59:26 3
本發明涉及一種耐熱鑄鐵用變質劑，具體涉及一種鉬鈮鎳-矽鈣合金負載納米硼化釩-陶瓷粉的耐熱鑄鐵用複合變質劑及其製備方法。
背景技術：
：耐熱鑄鐵是指用於高溫條件下的鑄鐵，國家標準中主要分為鉻系、矽系和鋁系三種類型的耐熱鑄鐵,這類鑄鐵具有抗氧化、抗生長性能的性能，隨著使用溫度的增加，對現有的耐熱鑄鐵使用性能要求更高，目前的耐熱鑄鐵存在的問題主要表現在導熱性差、抗熱衝擊性能差、高脆性、廢品率高、使用壽命短等等，為了解決這些問題，在鑄鐵澆注前採取有效的變質處理顯得尤為重要，目前採用鵝變質劑為矽、鋁、鈣、銅、鈦、鈮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，促進石墨球化，提高緻密度，改善高溫機械性能，然而在實際使用時存在原料利用率低，生產成本高等因素的制約，近年來興起利用納米材料作為變質劑，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，改善耐熱鑄鐵機械性能，為了實現上述目的，本發明提供一種鉬鈮鎳-矽鈣合金負載納米硼化釩-陶瓷粉的耐熱鑄鐵用複合變質劑及其製備方法，採用的技術方案如下：一種鉬鈮鎳-矽鈣合金負載納米硼化釩-陶瓷粉的耐熱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：納米硼化釩1-2、氧化石墨烯1-2、鉬粉1-3、鈮粉1-2、鎳粉3-4、金屬卟啉0.2-0.3、氟化鈉1-2、螢石粉1-2、納米陶瓷粉1-2、多壁碳納米管3-4、矽鈣合金粉5-8、濃度為10-12%的乙醇水溶液25-30、磷酸二氫鎂1-2、助劑0.5-1。所述的助劑由以下重量份的原料製成：不鏽鋼纖維微粉2-3、矽鍶孕育劑4-5、濃度為20-30%的PAG淬火液3-5、木質素磺酸鈉0.5-0.8、氧化錳1-3、偏硼酸鈣0.8-1、有機膨潤土2-3、水12-15，製備方法為：先將木質素磺酸鈉、偏硼酸鈣溶於水中，隨後在水溶液中投入有機膨潤土，攪拌混合20-30min後研磨處理1-2h，得改性有機膨潤土均漿，隨後再將其它剩餘物料加入有機膨潤土均漿中，繼續攪拌混合2-3h，即得摻雜不鏽鋼纖維微粉的增強增韌複合孕育助劑。所述的一種鉬鈮鎳-矽鈣合金負載納米硼化釩-陶瓷粉的耐熱鑄鐵用複合變質劑的製備方法為：（1）先將鉬粉、鈮粉、金屬卟啉、螢石粉與矽鈣合金粉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）將納米硼化釩、納米陶瓷粉與多壁碳納米管混合，投入10-15重量份的乙醇水溶液中，密閉高速攪拌混合10-15h，得多壁碳納米管負載納米硼化釩-陶瓷粉的複合漿料備用；（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，混合漿料高速攪拌混合12-18h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，本發明複合變質劑以高熱穩定、高比表面積、高強度、高韌性的多壁碳納米管負載的納米硼化釩、納米陶瓷粉，提高了納米材料在熔液中的分散性和活性，而鉬鈮鎳-矽鈣合金粉改善了傳統矽鈣變質劑的性能，提高了鑄鐵的韌性和高熱穩定性能力；納米材料與複合合金粉相互粘結負載，極大的提高了原料的利用率，該變質劑促進了鑄鐵的石墨化進程，有效改善耐熱鑄鐵的綜合力學性質，得到的鑄件緻密，脆性低，熱穩定性好，抗生長性能好，且較之傳統變質劑使用更為便捷，生產成本更低。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：納米硼化釩1.5、氧化石墨烯1.8、鉬粉2、鈮粉1.5、鎳粉4、金屬卟啉0.2、氟化鈉1.5、螢石粉2、納米陶瓷粉1.8、多壁碳納米管3.5、矽鈣合金粉6、濃度為12%的乙醇水溶液28、磷酸二氫鎂1.8、助劑0.7。所述的助劑由以下重量份的原料製成：不鏽鋼纖維微粉3、矽鍶孕育劑4.5、濃度為25%的PAG淬火液4、木質素磺酸鈉0.6、氧化錳2、偏硼酸鈣0.8、有機膨潤土2、水14，製備方法為：先將木質素磺酸鈉、偏硼酸鈣溶於水中，隨後在水溶液中投入有機膨潤土，攪拌混合30min後研磨處理1.5h，得改性有機膨潤土均漿，隨後再將其它剩餘物料加入有機膨潤土均漿中，繼續攪拌混合3h，即得摻雜不鏽鋼纖維微粉的增強增韌複合孕育助劑。所述的一種鉬鈮鎳-矽鈣合金負載納米硼化釩-陶瓷粉的耐熱鑄鐵用複合變質劑的製備方法為：（1）先將鉬粉、鈮粉、金屬卟啉、螢石粉與矽鈣合金粉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目篩，得合金粉備用；（2）將納米硼化釩、納米陶瓷粉與多壁碳納米管混合，投入13重量份的乙醇水溶液中，密閉高速攪拌混合14h，得多壁碳納米管負載納米硼化釩-陶瓷粉的複合漿料備用；（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，混合漿料高速攪拌混合15h後熱風乾燥，完全除去水份，破碎成細粉狀，即得。本實施例以RTCr16為例，使用方法為：在RTCr16製造過程中使用包底衝入法分別加入0.40wt%、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608MPa654MPa692MPa布氏硬度450HB472HB490HB伸長率7.5%9.0%10.5%氧化速率（850℃×100h）2.8g/m2.h2.2g/m2.h1.4g/m2.h生長率5.0%4.1%2.8%當前第1頁1 2 3