一种双形态单相高铬铸铁基复合材料的制备方法技术

本发明专利技术属于粉末冶金法技术领域，涉及一种抗高温氧化性的双形态单相高铬铸铁基复合材料的制备方法

【技术实现步骤摘要】
一种双形态单相高铬铸铁基复合材料的制备方法


[0001]本专利技术属于粉末冶金法
，涉及一种抗高温氧化性的双形态单相高铬铸铁基复合材料的制备方法
。

技术介绍

[0002]高铬铸铁具有优异的耐冲蚀
、
耐腐蚀和耐磨损等性能，在矿山
、
冶金
、
煤电等领域，常用于烧结机篦条
、
高炉衬板等高温部件
。
高铬铸铁高温构件材料暴露在高温环境下容易发生氧化失效，如出现氧化剥落
、
开裂等现象，高温设施中的这些部件需要改进来增强抗氧化性，以最大限度地减少高温氧化造成的损害
。
[0003]目前的研究主要集中在合金元素
、
增强相和涂层等对铁基体高温氧化腐蚀行为的影响等方面（文献1，
Corros. Sci. 2018
；
132: 223
；文献2，
Corros. Sci. 2018
；
139: 206
；文献3，
J. Alloy Compd. 2018
；
742: 383
）
。
其中，
TiC
对提高铁基复合材料的抗氧化性能具有积极作用
。
随着
TiC
的加入，在钢铁材料表面可以形成良好致密的
Cr2O3和
TiO2氧化膜，从而提高抗氧化性能（文献4，
Corros. Sci. 2010r/>；
52: 1003
）
。
但现存的这些方法强化机制的维度单一，优化工艺成本昂贵，且包含抗氧化性能
、
耐磨性能和力学性能在内的综合性能难以取得最佳平衡效果
。
[0004]有鉴于此，特提出本专利技术
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种抗高温氧化性的双形态单相高铬铸铁基复合材料的制备方法，以解决现有技术中单相强化效果单一
、
抗氧化性提升效果差
、
工艺复杂等问题
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：这种抗高温氧化性的双形态单相高铬铸铁基复合材料的制备方法，以二维
Ti3C2T
x
粉和高铬铸铁粉为原料，所述二维
Ti3C2T
x
粉通过在高温下相变为颗粒和片层状共两种形态的增强相，以提升双形态单相高铬铸铁基复合材料的抗氧化性
。
[0007]进一步，具体包括如下步骤：步骤一
、
选取二维
Ti3C2T
x
粉和球状高铬铸铁粉为原料；步骤二
、
将选取的二维
Ti3C2T
x
粉
、
球状高铬铸铁粉和磨球按照指定比例进行混料，再过筛得到混合粉；其中，所述二维
Ti3C2T
x
粉与球状高铬铸铁粉的质量比为
1:9~1:3
，所述混合粉与磨球的质量比为
1:1~1:3
；步骤三
、
将所述混合粉进行粉末烧结得到抗高温氧化性的双形态单相高铬铸铁基复合材料
。
[0008]进一步，步骤一中，所述二维
Ti3C2T
x
粉的粒径为
10
μ
m~150
μ
m
，所述球状高铬铸铁粉的粒径为
10
μ
m~300
μ
m。
[0009]进一步，步骤二中，利用球磨机对选取的二维
Ti3C2T
x
粉
、
球状高铬铸铁粉和磨球按
照指定比例进行混料，所述球磨机转速为
150r/min~350r/min
，时长为
4h~10h。
[0010]进一步，步骤二中，所述磨球为玛瑙球
。
[0011]进一步，步骤三中，所述粉末烧结的工艺过程具体为：以
5℃/min~30℃/min
升温至
Ti3C2T
x
粉相变温度以上
600℃~800℃
，保温
1min~5min
，随后自然降温至
Ti3C2T
x
粉相变温度以上
300℃~400℃
，保压
15MPa~35MPa
，保温
1h~2h。
[0012]进一步，步骤三中，所述粉末烧结的工艺过程具体为：先对所述混合粉末进行冷等静压处理：压强为
100MPa~300MPa
，保压时间为
5min~15min
；再以
5℃/min~30℃/min
升温至
Ti3C2T
x
粉相变温度以上
300℃~800℃
，保温
1h~2h。
[0013]进一步，步骤一中，将所述球状高铬铸铁粉替换为不规则状高铬铸铁粉
。
[0014]与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案包括以下有益效果：
1)
本专利技术以二维
Ti3C2T
x
粉为前驱体，仅通过添加一种前驱体反应就能生成两种形态（颗粒与片层状）的
TiC
增强相，克服了添加一种前驱体只能生成一种形态增强相的难题；
2)
与直接添加
TiC
相比，本专利技术中的二维
Ti3C2T
x
粉相变转换的
TiC
与基体润湿性良好，界面结合牢固，有利于提升力学性能和抗氧化性能；
3)
与以三元
MAX
相为前驱体分解生成
TiC
和
A
位元素相比，本专利技术以二维
Ti3C2T
x
粉为原料在高温下相变生成双形态的单相
TiC
，可避免制备过程中高温下
A
位元素的挥发造成生成孔洞的问题，使复合材料更加致密；
4)
本专利技术相变生成的两种形态
TiC
可起到单相双形态协同强化作用，更加有效地抑制高铬铸铁里碳化物的生长，有效提高双形态单相高铬铸铁基复合材料的抗氧化性能；
5) 本专利技术相变生成的两种形态的
TiC
可有效抑制裂纹的扩展，在高温氧化环境下可形成保护性致密氧化层，明显减缓氧化增重速率
。
[0015]此外，该制备方法中粉末烧结温度在二维
Ti3C2T
x
粉相变温度以上
300℃~800℃
范围内，有利于
Ti3C2T
x
的充分相变，也使得
Ti3C2T
x
相变后的
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种双形态单相高铬铸铁基复合材料的制备方法，其特征在于，以二维
Ti3C2T
x
粉和高铬铸铁粉为原料，所述二维
Ti3C2T
x
粉通过在高温下相变为颗粒和片层状共两种形态的增强相，以提升双形态单相高铬铸铁基复合材料的抗氧化性
。2.
根据权利要求1所述的双形态单相高铬铸铁基复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤一
、
选取二维
Ti3C2T
x
粉和球状高铬铸铁粉为原料；步骤二
、
将选取的二维
Ti3C2T
x
粉
、
球状高铬铸铁粉和磨球按照指定比例进行混料，再过筛得到混合粉；其中，所述二维
Ti3C2T
x
粉与球状高铬铸铁粉的质量比为
1:9~1:3
，所述混合粉与磨球的质量比为
1:1~1:3
；步骤三
、
将所述混合粉进行粉末烧结得到抗高温氧化性的双形态单相高铬铸铁基复合材料
。3.
根据权利要求2所述的双形态单相高铬铸铁基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中，所述二维
Ti3C2T
x
粉的粒径为
10
μ
m~150
μ
m
，所述球状高铬铸铁粉的粒径为
10
μ
m~300
μ
m。4.
根据权利要求2所述的双形态单相高铬铸铁基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤二中，利用球磨机对选取的二维

【专利技术属性】
技术研发人员：姜吉鹏，李少强，赖运金，王庆相，瞿宗宏，罗成，徐伟，朱振，宋嘉明，王晨，唐洪奎，
申请(专利权)人：西安欧中材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：