【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光谱标样，涉及一种碳化物强化耐磨合金的光谱标样制备方法。
技术介绍
1、标准样品是保证产品质量控制的重要物质基础和技术条件，市场迫切需要各类标准样品用以校准仪器、标定溶液、评价测试方法、考核人员水平以及用于日常生产检验的质量监督等方方面面。
2、光谱标样的研制过程分为样品制备和定值检验两大步骤，在样品制备过程中，制备出均匀性良好的样品是关键，但是传统的制备工艺对于熔炼、浇铸和凝固等关键工序的温度、时间和压力等控制条件有着较高要求，导致批量浇铸制备的样品均匀性不符合标样研制要求，此外，制备得到的光谱标样的耐磨性较差，一定程度上影响了标样的准确性和使用寿命。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种碳化物强化耐磨合金的光谱标样制备方法，本专利技术提供的制备方法有效解决了传统工艺制备的光谱标样的力学性能和均质化程度偏低的问题，制备得到的光谱标样的成分均匀一致，标样质量高，品质稳定。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种碳化物强化耐磨合金的光谱标样制备方法，所述光谱标样制备方法包括：
4、(ⅰ)将合金原料按比例加入真空感应熔炼炉内，在保护性气氛中对合金原料进行第一熔炼形成熔体，保温一段时间后向熔体中加入由碳化物和稀土元素组成的包覆物，所述包覆物以碳化物为内核，以稀土元素为包覆层；随后继续升温对熔体进行第二熔炼；
5、(ⅱ)将熔体倾倒于模具的型腔
6、(ⅲ)对初制样品进行修整打磨，从初制样品中筛选出无缺陷的优良样品；对优良样品进行均匀性分析，选择均匀性达标的优良样品进行车削，收集车削产生的碎屑进行元素含量定值分析。
7、本专利技术提供的光谱标样的制备方法通过在耐磨合金中掺入碳化物强化相可以大幅提高耐磨合金的力学性能，此外，通过在浇注后的冷却过程中对熔体施加脉冲磁场和脉冲电流，利用多维度电磁外场的精确施加使凝固过程中熔体的温度场和成分场趋于一致，从而极大地提高了光谱标样的均质化程度，有效解决传统工艺制备的光谱标样的力学性能和均质化程度普遍偏低的问题。本专利技术提供的制备方法制备得到的光谱标样的晶粒细小，成分均匀一致，标样质量高，品质稳定。
8、本专利技术在耐磨合金中加入了稀土元素，可以对耐磨合金可以产生变质作用、微合金化作用和净化作用，从而细化耐磨合金晶粒，提高合金的耐磨性。由于稀土元素为表面活性元素，加入稀土元素后可以降低耐磨合金体系中碳元素的活度，阻碍其脱溶到耐磨合金体系的内应力区及合金晶体缺陷中，促使其溶于合金基体中，从而提高了合金基体的显微硬度。此外，稀土元素还可以降低合金熔体的亚稳共晶转变温度，使冷却过程中结晶过冷度加大，从而提高了奥氏体的形核率，使耐磨合金的晶粒细化。
9、本专利技术采用稀土元素粉末对高熔点的碳化物颗粒进行包覆，一方面，稀土元素包覆后使得碳化物的硬度大大提高，同时碳化物表面的氧化膜被去除，减小了熔炼过程中金属元素的扩散阻力，也有利于提高合金基体与碳化物的结合强度，提高耐磨合金的冲击韧性值；另一方面，稀土元素包覆后可以阻止碳化物颗粒沿晶界长大，使耐磨合金的晶粒细化；在热处理过程中由于稀土元素在碳化物颗粒与合金基体的晶界处富集，降低了二者之间的界面能，使碳化物颗粒难以在晶界上形核从而阻止了碳化物沿界面析出和长大，因此改善了碳化物的形态，使碳化物颗粒以球状或类球状均匀弥散地分布在基体内，从而有效发挥碳化物的增强作用。
10、作为本专利技术一种优选的技术方案，步骤(ⅰ)中，所述合金原料包括如下质量分数的各元素组分：
11、
12、其中，碳元素的质量分数可以是1.4wt％、1.42wt％、1.44wt％、1.46wt％、1.48wt％、1.5wt％、1.52wt％、1.54wt％、1.56wt％、1.58wt％或1.6wt％，铝元素的质量分数可以是0.8wt％、0.85wt％、0.9wt％、0.95wt％、1.0wt％、1.05wt％、1.1wt％、1.15wt％或1.2wt％，硅元素的质量分数可以是1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2.0wt％、2.1wt％、2.2wt％、2.3wt％、2.4wt％、2.5wt％、2.6wt％、2.7wt％、2.8wt％、2.9wt％或3.0wt％，锰元素的质量分数可以是0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1.0wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％或1.5wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
13、本专利技术在熔炼过程中加入铝元素、硅元素和锰元素进行脱氧，可以增强耐磨合金的抗腐蚀性。此外，铝元素的加入还可以增加耐磨合金的尺寸稳定性。硅元素的加入还可以改善耐磨合金的流动性，硅相的解离、开裂和割裂作用也能够改善耐磨合金的耐磨性。锰元素的加入能够提高耐磨合金的强度和塑性，同时锰元素能够与铝元素形成细小质点，进一步提高耐磨合金的强度和塑性。
14、碳元素是合金钢中最重要的强化元素，可以显著降低耐磨合金的密度，但是碳元素含量过高会在晶界上形成连续网状分布的碳化物，不利于耐磨合金的力学性能的提高，本专利技术综合考虑耐磨合金的力学性能和密度，特别限定了耐磨合金中碳元素的含量为1.4-1.6wt％。
15、锰元素在耐磨合金中是形成γ相的主要元素，锰元素与铁元素形成的γ相区随着锰元素的提高而增大，进而赋予了耐磨合金良好的塑性和较低的密度，但当耐磨合金中锰元素的含量过高时，在室温下易形成α-mn相，在高温下易形成β-mn相，从而影响了耐磨合金的力学性能，本专利技术综合考虑耐磨合金的力学性能、塑性和密度，特别限定了耐磨合金中锰元素的含量为0.5-1.5wt％。
16、铝元素可以促进α-fe相的形成，当铝元素的含量超过一定限度后，还可以形成fe3al相和feal相。此外，al在β-mn相中有很大的固溶度，因此铝元素可以促进β-mn相的形成。综合考虑铝元素与铁元素、锰元素的交互作用，al的含量不宜过高。但是，铝元素可以大幅降低耐磨合金的密度，因此，本专利技术综合考虑耐磨合金的力学性能和密度，特别限定了耐磨合金中铝元素的含量为0.8-1.2wt％。
17、在一些可选的实例中，所述碳元素、铝元素、硅元素、锰元素和铁元素分别来自石墨、铝粉、硅粉、二氧化锰粉末和铁粉。
18、作为本专利技术一种优选的技术方案，步骤(ⅰ)中，所述包覆物采用如下方法制备得到：
19、将碳化物颗粒和稀土元素粉末混合球磨，使得稀土元素粉末包覆于碳化物颗粒的表面以形成所述包覆物。
20、在一些可选的实例中，所述碳化物颗粒和所述稀土元素粉末的质量比为1:(1.5-2)，例如可以是1:1.5、1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种碳化物强化耐磨合金的光谱标样制备方法，其特征在于，所述光谱标样制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的碳化物强化耐磨合金的光谱标样制备方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，所述合金原料包括如下质量分数的各元素组分：
3.根据权利要求1所述的碳化物强化耐磨合金的光谱标样制备方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，所述包覆物采用如下方法制备得到：
4.根据权利要求1所述的碳化物强化耐磨合金的光谱标样制备方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，所述第一熔炼的加热温度为1540-1560℃；
5.根据权利要求1所述的碳化物强化耐磨合金的光谱标样制备方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，在第一熔炼的过程中，向真空感应熔炼炉内的熔体施加高能超声场、垂直方向的脉冲电场以及周向的交变磁场；
6.根据权利要求1所述的碳化物强化耐磨合金的光谱标样制备方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，在第二熔炼的过程中，向真空感应熔炼炉内的熔体施加周向的交变磁场，同时，向所述熔体内持续通入高流速的惰性气体；
7.根据权利要求1所述的碳化物强化耐磨合金的光谱标样制备方法
8.根据权利要求1所述的碳化物强化耐磨合金的光谱标样制备方法，其特征在于，步骤(Ⅱ)中，所述模具的内部底面设置有第一电极，所述模具的内部上方设置有第二电极，所述第一电极和所述第二电极分别电性连接电源；所述第一电极和所述第二电极分别与熔体的底面和顶面接触，所述电源通过所述第一电极和所述第二电极向所述熔体内通入脉冲电流；
9.根据权利要求1所述的碳化物强化耐磨合金的光谱标样制备方法，其特征在于，步骤(Ⅱ)中，所述退火处理的过程包括：将所述铸锭升温至1020-1060℃后保温6-8h，随后空冷至室温；
10.根据权利要求1所述的碳化物强化耐磨合金的光谱标样制备方法，其特征在于，步骤(Ⅲ)中，所述修整打磨过程包括：
...【技术特征摘要】
1.一种碳化物强化耐磨合金的光谱标样制备方法，其特征在于，所述光谱标样制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的碳化物强化耐磨合金的光谱标样制备方法，其特征在于，步骤(ⅰ)中，所述合金原料包括如下质量分数的各元素组分：
3.根据权利要求1所述的碳化物强化耐磨合金的光谱标样制备方法，其特征在于，步骤(ⅰ)中，所述包覆物采用如下方法制备得到：
4.根据权利要求1所述的碳化物强化耐磨合金的光谱标样制备方法，其特征在于，步骤(ⅰ)中，所述第一熔炼的加热温度为1540-1560℃；
5.根据权利要求1所述的碳化物强化耐磨合金的光谱标样制备方法，其特征在于，步骤(ⅰ)中，在第一熔炼的过程中，向真空感应熔炼炉内的熔体施加高能超声场、垂直方向的脉冲电场以及周向的交变磁场；
6.根据权利要求1所述的碳化物强化耐磨合金的光谱标样制备方法，其特征在于，步骤(ⅰ)中，在第二熔炼的过程中，向真空感应熔炼炉内的熔体施加周向的交变磁场，同时，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晓蓉，孙岳来，李志刚，马步洋，
申请(专利权)人：美特林科航空科技安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：
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