一种氮化铌铁合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种氮化铌铁合金及其制备方法和应用，属于合金材料技术领域。本发明专利技术提供的氮化铌铁合金的制备方法，包括以下步骤：将含有铌铁合金粉的粉末物料置于反应器内，在氮气气氛中，通过点火装置点燃所述粉末物料，进行自蔓延燃烧合成反应，得到氮化铌铁合金。本发明专利技术提供的方法在氮气气氛中将含有铌铁合金粉的粉末物料经自蔓延燃烧合成生产氮化铌铁合金，不需外加热源，设备简单，工序简单，实现了氮化铌铁合金的低成本制备，制备得到的氮化铌铁合金能够满足钢铁冶炼的需要，且与已知的制备氮化铌铁工艺相比，流程简单，产品均匀性和稳定性好，生产成本大幅降低，经济和社会效益显著。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化铌铁合金及其制备方法和应用
本专利技术涉及合金材料
，具体涉及一种氮化铌铁合金及其制备方法和应用。
技术介绍
铌铁合金是在钢铁冶炼过程中使用很广泛的一种合金，在钢铁生产过程中，加入铌铁合金通过微合金化可以达到提高钢材强度的效果。为了充分发挥铌的微合金强化作用，需要在炼钢时加入适量的氮化合金，与微合金元素铌形成强的碳氮化物，提高微合金元素铌的析出强化和沉淀强化作用。但是，氮化合金的吸收率较低，两种不同合金在钢液中形成碳氮化铌的几率低，铌铁合金和氮化合金的使用效率大大降低，因此高昂的合金成本成为制约钢铁冶炼成本的一个重要因素。如果能够直接研发出氮化铌铁合金，将会大幅提高钢液中碳氮化铌的含量，而不需再加入其它氮化合金，将大大降低钢铁冶炼的成本。目前氮化铌铁合金的制备方法有两种，一种方法是利用碳粉加热还原铌铁矿粉，并在后期氮化制备氮化铌铁合金。该方法的缺点是铌铁矿粉中多种成分(如硅、铁、铝等)会生成碳化物，且流程复杂、加热温度高、能源消耗高，导致生产成本较高。另一种方法是中国专利CN104593632B公开的利用合金电热炉加热铌铁三段式保温氮化制备氮化铌铁的方法，此方法虽避免了金属碳化物的生成，但仍然有工序繁琐、加热温度高、能源消耗高的缺点，生产成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种氮化铌铁合金及其制备方法和应用，本专利技术提供的方法工序简单，不需外加热源，生产成本低。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种氮化铌铁合金的制备方法，包括以下步骤：将含有铌铁合金粉的粉末物料置于反应器内，在氮气气氛中，通过点火装置点燃所述粉末物料，进行自蔓延燃烧合成反应，得到氮化铌铁合金。优选地，所述铌铁合金粉的组分包括：铌50～75wt.％，不可避免的杂质≤2wt.％，余量为铁。优选地，所述铌铁合金粉的粒度分布为：粒度为74～420μm的铌铁合金粉占铌铁合金粉总质量的20～75％，粒度小于74μm的铌铁合金粉占铌铁合金粉总质量的25～80％。优选地，所述粉末物料中还包括助燃剂和/或稀释剂。优选地，所述助燃剂包括铝粉，所述铝粉的粒度为74～150μm；所述粉末物料中助燃剂的含量为1～20wt.％。优选地，所述稀释剂包括氮化铌铁粉料，所述氮化铌铁粉料的粒度<5mm；所述粉末物料中稀释剂的含量为1～20wt.％。优选地，所述反应器内的压力为1～16MPa，所述反应器内的压力由氮气提供。优选地，所述自蔓延燃烧合成反应的时间为5～30min。本专利技术提供了上述技术方案任一项所述制备方法制备得到的氮化铌铁合金。本专利技术提供了上述技术方案所述氮化铌铁合金作为钢铁冶炼用氮化铌铁合金添加剂的应用。本专利技术提供了一种氮化铌铁合金的制备方法，包括以下步骤：将含有铌铁合金粉的粉末物料置于反应器内，在氮气气氛中，通过点火装置点燃所述粉末物料，进行自蔓延燃烧合成反应，得到氮化铌铁合金。本专利技术提供的方法在氮气气氛中将含有铌铁合金粉的粉末物料经自蔓延燃烧合成生产氮化铌铁合金，不需外加热源，设备简单，工序简单，实现了氮化铌铁合金的低成本制备，制备得到的氮化铌铁合金能够满足钢铁冶炼的需要，且与已知的制备氮化铌铁工艺相比，流程简单，产品均匀性和稳定性好，生产成本大幅降低，经济和社会效益显著。具体实施方式本专利技术提供了一种氮化铌铁合金的制备方法，包括以下步骤：将含有铌铁合金粉的粉末物料置于反应器内，在氮气气氛中，通过点火装置点燃所述粉末物料，进行自蔓延燃烧合成反应，得到氮化铌铁合金。在本专利技术中，所述铌铁合金粉的组分优选包括：铌50～75wt.％，不可避免的杂质≤2wt.％，余量为铁；更优选包括铌55～70wt.％，不可避免的杂质≤2wt.％，余量为铁；进一步优选包括铌60～65wt.％，不可避免的杂质≤2wt.％，余量为铁。在本专利技术中，所述铌铁合金粉的粒度分布优选为：粒度为74～420μm的铌铁合金粉占铌铁合金粉总质量的20～75％，粒度小于74μm的铌铁合金粉占铌铁合金粉总质量的25～80％；更优选为粒度为74～420μm的铌铁合金粉占铌铁合金粉总质量的40～75％，粒度小于74μm的铌铁合金粉占铌铁合金粉总质量的25～60％；进一步优选为粒度为74～420μm的铌铁合金粉占铌铁合金粉总质量的50～75％，粒度小于74μm的铌铁合金粉占铌铁合金粉总质量的25～50％。本专利技术优选将铌铁合金原料粉粹后磨制，得到满足上述粒度分布的铌铁合金粉。本专利技术采用上述粒度分布的铌铁合金粉，其粒径小，反应面积大，有利于实现铌铁合金粉与氮气的充分接触。在本专利技术中，可以直接将铌铁合金粉作为原料置于反应器内进行后续自蔓延燃烧合成反应，也可以将所述铌铁合金粉与助燃剂和/或稀释剂混合作为原料，即所述粉末物料中还可以包括助燃剂和/或稀释剂。本专利技术中所述助燃剂优选包括铝粉，所述铝粉的纯度优选≥98％，所述铝粉的粒度优选为74～150μm；所述粉末物料中助燃剂的含量优选为1～20wt.％，更优选为1～10wt.％。本专利技术中所述稀释剂优选包括氮化铌铁粉料，所述氮化铌铁粉料优选来自于氮化铌铁合金制备过程中所产生的不合格氮化铌铁粉产品，粒度通常<5mm，以此实现不合格氮化铌铁粉产品的经济性处理，即利用当前制备过程产生的不能作为商品的氮化铌铁粉，作为下一制备过程的稀释剂，有利于降低生产成本；所述粉末物料中稀释剂的含量优选为1～20wt.％，更优选为1～15wt.％。在本专利技术中，具体的，所述粉末物料的组成包括以下四种情况中的任一种：第一种情况，所述粉末物料的组成为铌铁合金粉；第二种情况，所述粉末物料的组成为铌铁合金粉和助燃剂，所述粉末物料中助燃剂的含量优选为1～10wt.％，更优选为3～7wt.％，进一步优选为5wt.％；本专利技术利用助燃剂能够提高自蔓延燃烧合成反应的温度，有利于顺利启动反应，且有利于保证在氮气氛围中将铌铁合金粉烧结成致密块状产品；第三种情况，所述粉末物料的组成为铌铁合金粉和稀释剂，所述粉末物料中稀释剂的含量优选为1～10wt.％，更优选为1～5wt.％，进一步优选为2wt.％；本专利技术利用稀释剂能够降低自蔓延燃烧合成反应的温度，有利于自蔓延燃烧合成反应的平稳进行，并可经济性处理无法作为商品的氮化铌铁粉末；第四种情况，所述粉末物料的组成为铌铁合金粉、助燃剂和稀释剂，所述粉末物料中助燃剂的含量优选为5～10wt.％，更优选为5～8wt.％，稀释剂的含量优选为5～15wt.％，更优选为5～10wt.％，进一步优选为5～8wt.％；为了经济性处理上一制备过程所产生的不合格氮化铌铁粉，当粉末物料中稀释剂的含量较高时，由于稀释剂的大量加入导致自蔓延燃烧合成反应热量不足，所以还需同时加入助燃剂，以保证自蔓延燃烧合成反应顺利进行。在本专利技术中，当粉末物料中含有多种组分时，优选将各组分混合均匀后置于反应器内，更优选将各组分混合均匀后在反应器内平铺放置，本专利技术对所得粉末物料铺层的厚度不作特殊限定，以使氮气与铌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化铌铁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将含有铌铁合金粉的粉末物料置于反应器内，在氮气气氛中，通过点火装置点燃所述粉末物料，进行自蔓延燃烧合成反应，得到氮化铌铁合金。/n

【技术特征摘要】
1.一种氮化铌铁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将含有铌铁合金粉的粉末物料置于反应器内，在氮气气氛中，通过点火装置点燃所述粉末物料，进行自蔓延燃烧合成反应，得到氮化铌铁合金。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铌铁合金粉的组分包括：铌50～75wt.％，不可避免的杂质≤2wt.％，余量为铁。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铌铁合金粉的粒度分布为：粒度为74～420μm的铌铁合金粉占铌铁合金粉总质量的20～75％，粒度小于74μm的铌铁合金粉占铌铁合金粉总质量的25～80％。


4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述粉末物料中还包括助燃剂和/或稀释剂。


5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾怡晗，王清晨，曹长山，常福增，刘亚亮，张伟，高功达，刘克忠，晋心翠，
申请(专利权)人：承德锦科科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13