【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及耐磨耐腐蚀的离心机刮刀领域，具体为一种耐磨耐腐蚀的钛基复合材料离心机刮刀及其制备方法。
技术介绍
1、在离心机中刮刀可实现物料运输及固液分离的作用，离心机在高温高卤盐或偏酸性双相物料高速运转的工况下服役时，传统的双相不锈钢刮刀容易发生腐蚀磨损加速失效；尽管传统刮刀刀刃部位采用陶瓷贴片或硬质合金贴片的方式提高耐磨性，但其界面无法实现冶金结合，在含有高浓度氯离子和高温条件的服役情况下会出现电偶腐蚀导致界面分离，导致制盐行业用离心机刮刀在磨损、腐蚀以及高温的耦合作用下将服役寿命短、更换频繁，严重影响作业的工作效率。因此，亟需通过材料创新来提高螺旋刮刀的耐磨损、耐腐蚀问题，从而提升其使用寿命，满足现场生产作业的要求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种耐磨耐腐蚀的钛基复合材料离心机刮刀及其制备方法
2、在不改变螺旋刮刀结构的条件下，利用钛合金抗氯离子腐蚀能力优异的特点，来解决盐渣离心机存在的严重腐蚀问题；其次，利用原位内生的tib和tic颗粒以及表面熔覆的碳化物陶瓷层来提高钛合金的耐磨性能，进而提高螺旋刮刀的耐磨性，从而提升盐渣离心机刮刀的使用寿命。本专利技术方法制备的离心机螺旋刮刀可满足传送高卤盐和腐蚀性的固液两相物质，可广泛应用于氯碱、制盐、煤化工等领域。
3、本专利技术的技术方案是：
4、一种耐磨耐腐蚀的钛基复合材料离心机刮刀，钛基复合材料的化学成分及质量百分比为：al元素5.9～6.4％，v元素3.9～4.4％，fe元素0
5、所述的耐磨耐腐蚀的钛基复合材料离心机刮刀的制备方法，具体步骤如下：
6、(1)制备钛基复合材料铸锭
7、以海绵钛、al豆、alv中间合金、fe粉、tio2粉末、b4c粉末为原材料，按照合金成分配料，采用真空自耗三次熔炼，获得钛基复合材料铸锭；
8、(2)设计并制备刮刀蜡模
9、采用3d打印的方式准备刮刀蜡模模芯；
10、(3)制备精铸型壳
11、对蜡膜进行组树粘浇道、挂砂、型壳焙烧工序后形成精铸型壳；
12、(4)离心精铸刮刀
13、先将制备的钛基复合材料铸锭用真空自耗凝壳炉进行熔炼，感应电流范围根据炉内熔化速度从5000～30000a进行调整，等待铸锭全部熔入感应铜坩埚后，将熔液离心浇注于螺旋刮刀精铸型壳内，并进行补缩，浇铸完成后在真空腔体中缓慢冷却，出炉温度不超过200℃；
14、(5)致密化处理
15、整体铸件在热等静压炉内升温至900～1100℃保温1～3h进行热等静压处理，使组织致密化，满足高强度高疲劳性能要求；
16、(6)刮刀刃口激光熔覆梯度复合材料
17、在刮刀刃口部位采用八轴联动激光熔覆装备，通过对三维扫描逆向建模的刮刀模型进行多姿态离线编程，合理规划激光熔覆扫描路径，在刮刀出料口和刀刃边缘及螺旋面上端面进行分段梯度激光熔覆钛基复合材料；
18、(7)去应力退火
19、将制备的刮刀进行650～800℃，保温0.5～2小时，整体去应力均匀化退火处理；
20、(8)精加工
21、对刮刀按照图纸进行精加工，完成整个刮刀的制作。
22、所述的耐磨耐腐蚀的钛基复合材料离心机刮刀的制备方法，步骤(1)的钛基复合材料中，b4c在tial64v中的质量百分数为0.6～4％。
23、所述的耐磨耐腐蚀的钛基复合材料离心机刮刀的制备方法，在ti6al4v合金基体中原位生成弥散分布的tib晶须和tic颗粒增强相，tib晶须直径为1～3μm，长径比为1:6～1:8，tic颗粒增强相为直径4～6μm等轴状颗粒。
24、所述的耐磨耐腐蚀的钛基复合材料离心机刮刀的制备方法，步骤(5)中，热等静压处理在100～200mpa的压力下进行。
25、所述的耐磨耐腐蚀的钛基复合材料离心机刮刀的制备方法，步骤(6)中，耐磨耐蚀钛基复合材料刮刀的激光熔覆粉末及设备参数如下：采用wc或tic粉末，其在ti6al4v粉末中所占的质量百分数为40～80％，激光熔覆功率为1500～5000w，熔覆层厚度为3～8mm，分段尺寸不超过200mm。
26、本专利技术的设计思想是：
27、本专利技术采用真空自耗电弧熔炼法，在ti6al4v的合金原料中掺入一定比例b4c陶瓷相，使ti6al4v合金基体中原位生成弥散分布的tib晶须和tic颗粒增强相，进而改善了钛合金的强韧性、耐腐蚀性及耐磨性。将制备完成的铸锭通过真空熔模精密离心浇铸的方式得到钛基复合材料精铸刮刀。为了提高离心机刮刀刀刃的耐用度，在刮刀刃部表面采用激光熔覆形成梯度比例的原位自生成碳化物增强相，消除了传统复合材料宏观界面，获得了钛基功能梯度复合材料，进一步提高离心机刮刀的耐磨性能。最后将刮刀按照图纸进行精加工，使其满足设计要求。
28、本专利技术的优点及有益效果是：
29、1、本专利技术可以获得耐腐蚀钛基复合材料，材料耐腐蚀性比传统双相不锈钢刮刀有大幅度提升，可以满足弱酸性、高卤盐环境长时间使用。
30、2、本专利技术可以获得激光熔覆耐磨钛基复合涂层材料，材料耐磨性比ti6al4v及传统双相不锈钢刮刀所用钢均有改善，可以满足长时间磨粒磨损，且涂层耐腐蚀性也满足弱酸、高温高卤盐环境使用。
31、3、本专利技术可以获得耐磨耐腐蚀精密离心铸造刮刀，并在刮刀刀刃边缘获得梯度分段的原位内生成碳化物高耐磨涂层，可以显著提高刮刀的使用寿命。
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1.一种耐磨耐腐蚀的钛基复合材料离心机刮刀，其特征在于，钛基复合材料的化学成分及质量百分比为：Al元素5.9～6.4％，V元素3.9～4.4％，Fe元素0.15～0.22％，O元素0.09～0.13％，B元素0.47～3.16％，C元素0.13～0.88％，H元素≤0.005％，N元素≤0.01％，余量为Ti。
2.一种权利要求1所述的耐磨耐腐蚀的钛基复合材料离心机刮刀的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
3.按照权利要求2所述的耐磨耐腐蚀的钛基复合材料离心机刮刀的制备方法，其特征在于，步骤(1)的钛基复合材料中，B4C在TiAl64V中的质量百分数为0.6～4％。
4.按照权利要求3所述的耐磨耐腐蚀的钛基复合材料离心机刮刀的制备方法，其特征在于，在Ti6Al4V合金基体中原位生成弥散分布的TiB晶须和TiC颗粒增强相，TiB晶须直径为1～3μm，长径比为1:6～1:8，TiC颗粒增强相为直径4～6μm等轴状颗粒。
5.按照权利要求2所述的耐磨耐腐蚀的钛基复合材料离心机刮刀的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，热等静压处理在100
6.按照权利要求2所述的耐磨耐腐蚀的钛基复合材料离心机刮刀的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，耐磨耐蚀钛基复合材料刮刀的激光熔覆粉末及设备参数如下：采用WC或TiC粉末，其在Ti6Al4V粉末中所占的质量百分数为40～80％，激光熔覆功率为1500～5000W，熔覆层厚度为3～8mm，分段尺寸不超过200mm。
...【技术特征摘要】
1.一种耐磨耐腐蚀的钛基复合材料离心机刮刀，其特征在于，钛基复合材料的化学成分及质量百分比为：al元素5.9～6.4％，v元素3.9～4.4％，fe元素0.15～0.22％，o元素0.09～0.13％，b元素0.47～3.16％，c元素0.13～0.88％，h元素≤0.005％，n元素≤0.01％，余量为ti。
2.一种权利要求1所述的耐磨耐腐蚀的钛基复合材料离心机刮刀的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
3.按照权利要求2所述的耐磨耐腐蚀的钛基复合材料离心机刮刀的制备方法，其特征在于，步骤(1)的钛基复合材料中，b4c在tial64v中的质量百分数为0.6～4％。
4.按照权利要求3所述的耐磨耐腐蚀的钛基复合材料离心机刮刀的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：柏春光，杜菲菲，贾清，刘景龙，崔潇潇，史玉东，赵建，杨亮，张志强，杨锐，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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