一种耐磨耐高温阀门及其制备方法技术

本发明专利技术公开了冶金制造领域的一种耐磨耐高温阀门及其制备方法，所述阀门包括：C：0.1～0.5份；ZrBiSe：10～18份；Ni：8～16份；Si：0.8～1.6份；Mn：0.6～1.3份；Cr：15～24份；Ti：0.5～1.5份；V：0.1～0.5份；Hf：0.6～1份；Ta：0.3～0.8份；Zn：0.1～0.5份；Mo：0.1～1.0份；Al：0.5～1.5份；P：≤0.05份；S：≤0.05份；其余为Fe；本发明专利技术通过制备ZrBiSe材料，形成稳定的极性结构，实现了耐磨性和抗氧化性；加入Ti、V、Hf和Ta，进一步实现了耐高温；使用放电等离子烧结工艺，实现了耐磨耐腐蚀性。实现了耐磨耐腐蚀性。实现了耐磨耐腐蚀性。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨耐高温阀门及其制备方法


[0001]本专利技术属于冶金制造领域，具体是指一种耐磨耐高温阀门及其制备方法。

技术介绍

[0002]阀门是用来开闭管路、控制流向、调节和控制输送介质的参数（温度、压力和流量）的管路附件，根据其功能，可分为关断阀、止回阀、调节阀等。
[0003]阀门可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动，阀门根据材质还分为铸铁阀门，铸钢阀门，不锈钢阀门（201、304、316等），铬钼钢阀门，铬钼钒钢阀门，双相钢阀门，塑料阀门，非标订制阀门等，因此要求阀门具有良好的耐高温耐磨和腐蚀疲劳抗力性能，以保证阀门能够长期正常使用，而现有技术存在以下问题：制备耐磨耐高温阀门与发达国家相比起步较晚，所以目前我国制备的阀门耐高温效果较差，使用寿命较短；同时，由于技术落后导致制作成本较高，受热破坏分解后阀门原材料腐蚀比较严重；现有技术虽能高效的制备出耐磨耐高温阀门，然而耐高温能力和耐磨性能较差，力学性能和抗氧化效果也不理想，实际应用受到严重限制，故对于全面提升耐磨耐高温阀门的性能问题迫在眉睫；针对耐磨耐高温阀门的性能主要是存在以下问题：高温承受点较低、耐磨耐腐蚀性较差和抗拉性能差；目前一些现有技术对耐磨耐高温阀门的改良，虽然可以提高耐磨耐腐蚀性，然而高温承受点和抗拉性能也随之降低，因此无法实现既要耐高温和高抗拉性能，又能提高耐磨耐腐蚀性。

技术实现思路

[0004]针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本专利技术提供了一种耐磨耐高温阀门及其制备方法，现有阀门具有不耐高温、耐磨耐腐蚀性较差的问题，本专利技术通过制备ZrBiSe材料，利用ZrBiSe材料通过范德瓦尔斯相互作用堆叠在一起形成独特的极性结构，由凝聚的三角棱柱Zr9簇组成，通过间隙Bi/Se原子稳定，剩余的Bi和Se原子分别位于扩展团簇网络的单帽和双帽三角棱形Zr7和Zr8簇中，实现了阀门的耐磨耐腐蚀性和抗氧化性；同时，加入了Ti、V、Hf和Ta过渡金属元素，提高了阀门的熔点，使其实现了耐高温的性能，同时在熔炼中进行第二相强化，阻碍位错的发生，进一步提高阀门的性能；本专利技术中加入Zn和Al元素，可以提高阀门的耐高温硬度及热性能；本专利技术中加入Cr和Ti元素，使阀门具有良好的耐高温氧化和耐腐蚀性，提高了阀门的淬透性和热性能，在高温时保持足够的强度和低的冷脆性；本专利技术在现有技术制备阀门的基础上，使用并优化了SPS放电等离子烧结工艺，提高了阀门原材料的致密度，实现了良好的耐磨耐腐蚀性；该专利技术提供的阀门制备技术具备可施行性，制备操作方法简单，制备成本低廉，可以实现大规模生产。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：本专利技术提供了一种耐磨耐高温阀门及其制备方法，所述阀门包括下述重量份配比的原料：C：0.1～0.5份；ZrBiSe：10～18份；Ni：8～16份；Si：0.8～1.6份；Mn：0.6～1.3份；
Cr：15～24份；Ti：0.5～1.5份；V：0.1～0.5份；Hf：0.6～1份；Ta：0.3～0.8份；Zn：0.1～0.5份；Mo：0.1～1.0份；Al：0.5～1.5份；P：≤0.05份；S：≤0.05份；其余为Fe。
[0006]优选地，所述阀门包括下述重量份配比的原料：C：0.2～0.4份；ZrBiSe：12～16份；Ni：10～15份；Si：1～1.5份；Mn：0.8～1.2份；Cr：16～23份；Ti：0.8～1.2份；V：0.2～0.5份；Hf：0.6～0.8份；Ta：0.4～0.6份；Zn：0.2～0.4份；Mo：0.4～0.8份；Al：0.6～1.4份；P：≤0.04份；S：≤0.04份；其余为Fe。
[0007]进一步地，所述ZrBiSe粉末为ZrBi2和ZrSe2呈质量比1：1混合，所述ZrBi2为Zr粉和Bi粉呈质量比2：1熔炼，所述ZrSe2为Zr粉和Se粉呈质量比2：1熔炼，所述Zr粉浓度为99.95%，粒径为50～100微米，所述Bi粉浓度为99.99%，粒径为100～200微米，所述Se粉浓度为99.99%，粒径为100～200微米。
[0008]进一步地，所述阀门的制备方法包括如下步骤：步骤一：制备ZrBiSe粉末；步骤二：将制备的ZrBiSe粉末与其他原料进行按比例充分混合并密封定型；步骤三：将步骤二中所述充分混合并密封定型的粉末进行SPS放电等离子烧结；步骤四：将步骤三中所述SPS放电等离子烧结的产物进行电弧熔炼处理；步骤五：将步骤四中所述电弧熔炼处理的产物进行淬火处理，然后在室温下空冷；步骤六：将步骤五中所述淬火处理的产物进行回火处理，得到所述耐磨耐高温阀门合金材料。
[0009]进一步地，所述SPS放电等离子烧结条件如下：所述烧结温度为1800～1900摄氏度，所述烧结压力为7.9～8.7千牛顿，所述烧结时间为5～10分钟。
[0010]进一步地，所述电弧熔炼处理的熔炼温度为1500～2000摄氏度。
[0011]进一步地，所述淬火处理的温度为750～800摄氏度，保温时间为5～6小时。
[0012]进一步地，所述回火处理的温度为300～400摄氏度，保温时间为2～3小时。
[0013]进一步地，所述阀门中C的浓度为98%，粒径为50～100微米，所述阀门中Ni的浓度为99.5%，粒径为50～80微米，所述阀门中Si的浓度为99.9%，粒径为20～40微米，所述阀门中Mn的浓度为99.8%，粒径为50～100微米，所述阀门中Cr的浓度为99.95%，粒径为100～300微米，所述阀门中Ti的浓度为99.8%，粒径为100～150微米，所述阀门中V的浓度为99.9%，粒径为100～150微米，所述阀门中Hf的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，所述阀门中Ta的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，所述阀门中Zn的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，所述阀门中Mo的浓度为99.5%，粒径为10～50微米，所述阀门中Al的浓度为99.95%，粒径为10～50微米，所述阀门中P的浓度为98.5%，粒径为50～150微米，所述阀门中S的浓度为99.95%，粒径为50～100微米，所述阀门中Fe的浓度为99.99%，粒径为100～200微米。
[0014]小时采用上述结构本专利技术取得的有益效果如下：（1）本专利技术通过制备ZrBiSe材料，利用ZrBiSe材料通过范德瓦尔斯相互作用堆叠在一起形成独特的极性结构，由凝聚的三角棱柱Zr9簇组成，通过间隙Bi/Se原子稳定，剩余的Bi和Se原子分别位于扩展团簇网络的单帽和双帽三角棱形Zr7和Zr8簇中，实现了阀门的耐磨耐腐蚀性和抗氧化性；（2）加入了Ti、V、Hf和Ta过渡金属元素，提高了阀门的熔点，使其实现了耐高温的性能，同时在熔炼中进行第二相强化，阻碍位错的发生，进一步提高阀门的性能；
（3）本专利技术中加入Zn和Al元素，可以提高阀门的耐高温硬度及热性能；；（4）本专利技术中加入Cr和Ti元素，使阀门具有良好的耐高温氧化和耐腐蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨耐高温阀门，其特征在于，所述阀门包括下述重量份配比的原料：C：0.1～0.5份；ZrBiSe：10～18份；Ni：8～16份；Si：0.8～1.6份；Mn：0.6～1.3份；Cr：15～24份；Ti：0.5～1.5份；V：0.1～0.5份；Hf：0.6～1份；Ta：0.3～0.8份；Zn：0.1～0.5份；Mo：0.1～1.0份；Al：0.5～1.5份；P：≤0.05份；S：≤0.05份；其余为Fe。2.根据权利要求1所述的一种耐磨耐高温阀门，其特征在于，所述阀门包括下述重量百分数的原料：C：0.2～0.4份；ZrBiSe：12～16份；Ni：10～15份；Si：1～1.5份；Mn：0.8～1.2份；Cr：16～23份；Ti：0.8～1.2份；V：0.2～0.5份；Hf：0.6～0.8份；Ta：0.4～0.6份；Zn：0.2～0.4份；Mo：0.4～0.8份；Al：0.6～1.4份；P：≤0.04份；S：≤0.04份；其余为Fe。3.根据权利要求2所述的一种耐磨耐高温阀门，其特征在于：所述ZrBiSe粉末为ZrBi2和ZrSe2呈质量比1：1均匀混合。4.根据权利要求3所述的一种耐磨耐高温阀门，其特征在于：所述ZrBi2为Zr粉和Bi粉呈质量比2：1熔炼，所述ZrSe2为Zr粉和Se粉呈质量比2：1熔炼，所述Zr粉浓度为99.95%，粒径为50～100微米，所述Bi粉浓度为99.99%，粒径为100～200微米，所述Se粉浓度为99.99%，粒径为100～200微米。5.根据权利要求4所述的一种耐磨耐高温阀门，其特征在于，所述阀门的制备方法包括如下步骤：步骤一：制备ZrBiSe粉末；步骤二：将制备的ZrBiSe粉末与其他原料进行按比例充分混合并密封定型；步骤三：将步骤二中所述充分混合并密封定型的粉末进行SPS放电等离子烧结；步骤四：将步骤三中所述SPS放电等离子烧结的产物进行电弧熔炼处理；步骤五：将步骤四中所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：金飞和，
申请(专利权)人：浙江信合阀门有限公司，
类型：发明
国别省市：