CN103556072A - 一种含铬粉末冶金合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含铬粉末冶金合金，其特征在于，由下列重量份的原料制成：铁粉83-85、钴3.1-3.4、铬5.1-5.2、铜1.2-1.4、石墨0.5-0.8、石蜡微粉2.3-2.5、Ti4.5-4.7、W0.8-1.1、Ni5.4-6.1、Ta0.4-0.7、助剂2-3；本发明添加助剂，使合金粉末分散均匀，保证产品内部组织结构的纵横均匀度，使产品的疲劳寿命有所提高；本发明添加铬元素，大大降低了生产成本而且结构刚度、硬度、耐疲劳性能、抗拉强度性能优良。
Description
技术领域
本发明涉及粉末冶金领域，特别是一种含铬粉末冶金合金及其制备方法。
背景技术
粉末冶金是制取金属粉末或用金属粉末(或金属粉末与非金属粉末的混合物)作为原料，经过成形和烧结，制取金属材料、复合材料以及各种类型制品的工业技术。目前，粉末冶金技术已被广泛应用于交通、机械、电子、航空航天、兵器、生物、新能源、信息和核工业等领域，成为新材料科学中最具发展活力的分支之一。粉末冶金技术具备显著节能、省材、性能优异、产品精度高且稳定性好等一系列优点，非常适合于大批量生产。另外，部分用传统铸造方法和机械加工方法无法制备的材料和复杂零件也可用粉末冶金技术制造，因而备受工业界的重视。粉末冶金结构件制品材料成分不受熔炼限制，既可以加入合金成分，也可以加入其它结构组分，并且在相当大的范围内根据要求进行调整，进而在力学性能上能达到与钢件匹配的效果。
尽管含Cr预合金钢粉在生产中已有一定的应用，但也有其不足之处。如Cr在水雾化过程中形成氧化物，在氢气氛中也难以还原，一般需使用成本较大的真空还原才可；另外，Cr元素不可直接加入铁粉中，因为这样会对压制性产生不利的影响，一般需要以合金粉的形式或以化合物形式加入。这些都限制了其在粉末冶金方面的应用。本发明采用市场销售的低碳铬铁合金FeCr55C25为原料，解决粉末冶金铁基零件生产中Cr元素合金化时所存在的工艺上的难点，即Cr元素易氧化和降低铁粉的可压缩性能等问题，以低价的Cr元素代替Ni元素，从而降低成本，同时提高粉末的淬透性，形成一种制备高性能含Cr粉末冶金低合金钢的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种含铬粉末冶金合金及其制备方法。
为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：
一种含铬粉末冶金合金，由下列重量份的原料制成：铁粉83-85、钴3.1-3.4、铬5.1-5.2、铜1.2-1.4、石墨0.5-0.8、石蜡微粉2.3-2.5、Ti 4.5-4.7、W 0.8-1.1、Ni 5.4-6.1、Ta 0.4-0.7、助剂2-3；
所述的助剂由下列重量份的原料制成：铁粉30-40、高岭土2-3、明矾1-2、纳米碳1-2、聚异丁烯2-3、铝酸酯偶联剂DL-411 1-2、三聚磷酸钠2-3、蓖麻油酸1-2、氮化铝粉2-3；制备方法是将铁粉、高岭土、明矾、三聚磷酸钠混合，研磨成200-300目粉末，然后加入铝酸酯偶联剂DL-411混合均匀，在10-15Mpa下压制成坯料，然后，送入920-950℃下煅烧3-4小时，冷却后，粉碎成300-400目粉末，与其它剩余成分混合，加热至60-70℃，在1200-1500转/分下搅拌1-2小时，即得。
本发明所述含铬粉末冶金合金，由以下具体步骤制成：
（1）将铁粉、钴、铬、铜、Ti、W、Ni、Ta混合，加入适量水中，送入球磨机中球磨，得到250-400目粉末，然后，喷雾干燥、烘干，在8-12Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下650-750℃进行烧结8-10小时，将烧结后的物料粉碎后过200-400目筛；
（2）将其它剩余成分混合均匀；
（3）将步骤（1）、（2）物料在55-59℃下混合搅拌均匀60-75分钟后，装入模具，压制成坯；
（4）将压坯放在烧结炉中，以6-8℃/分钟速率升温至800-850℃条件下烧结1.5-2小时;然后以5-7℃/分钟速率升温至1050-1150℃条件下烧结2-3小时；最后空气中冷却至室温即可。
本发明添加助剂，使合金粉末分散均匀，保证产品内部组织结构的纵横均匀度，使产品的疲劳寿命有所提高；本发明添加铬元素，大大降低了生产成本而且结构刚度、硬度、耐疲劳性能、抗拉强度性能优良。
具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
一种含铬粉末冶金合金，由下列重量份（公斤）的原料制成：铁粉83、钴3.1、铬5.1、铜1.2、石墨0.5、石蜡微粉2.3、Ti 4.5、W 0.8、Ni 5.4、Ta 0.4、助剂2；
所述的助剂由下列重量份（公斤）的原料制成：铁粉30、高岭土2、明矾1、纳米碳1、聚异丁烯2、铝酸酯偶联剂DL-411 1、三聚磷酸钠2、蓖麻油酸1、氮化铝粉2；制备方法是将铁粉、高岭土、明矾、三聚磷酸钠混合，研磨成200-300目粉末，然后加入铝酸酯偶联剂DL-411混合均匀，在10-15Mpa下压制成坯料，然后，送入920-950℃下煅烧3-4小时，冷却后，粉碎成300-400目粉末，与其它剩余成分混合，加热至60-70℃，在1200-1500转/分下搅拌1-2小时，即得。
本发明所述含铬粉末冶金合金，由以下具体步骤制成：
（1）将铁粉、钴、铬、铜、Ti、W、Ni、Ta混合，加入适量水中，送入球磨机中球磨，得到250-400目粉末，然后，喷雾干燥、烘干，在8-12Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下650-750℃进行烧结8-10小时，将烧结后的物料粉碎后过200-400目筛；
（2）将其它剩余成分混合均匀；
（3）将步骤（1）、（2）物料在55-59℃下混合搅拌均匀60-75分钟后，装入模具，压制成坯；
（4）将压坯放在烧结炉中，以6-8℃/分钟速率升温至800-850℃条件下烧结1.5-2小时;然后以5-7℃/分钟速率升温至1050-1150℃条件下烧结2-3小时；最后空气中冷却至室温即可。
经过检测，本发明的硬度：HRC50；抗拉强度：1180MPa 。
Claims (2)
1.一种含铬粉末冶金合金，其特征在于，由下列重量份的原料制成：铁粉83-85、钴3.1-3.4、铬5.1-5.2、铜1.2-1.4、石墨0.5-0.8、石蜡微粉2.3-2.5、Ti 4.5-4.7、W 0.8-1.1、Ni 5.4-6.1、Ta 0.4-0.7、助剂2-3；
所述的助剂由下列重量份的原料制成：铁粉30-40、高岭土2-3、明矾1-2、纳米碳1-2、聚异丁烯2-3、铝酸酯偶联剂DL-411 1-2、三聚磷酸钠2-3、蓖麻油酸1-2、氮化铝粉2-3；制备方法是将铁粉、高岭土、明矾、三聚磷酸钠混合，研磨成200-300目粉末，然后加入铝酸酯偶联剂DL-411混合均匀，在10-15Mpa下压制成坯料，然后，送入920-950℃下煅烧3-4小时，冷却后，粉碎成300-400目粉末，与其它剩余成分混合，加热至60-70℃，在1200-1500转/分下搅拌1-2小时，即得。
2.根据权利要求1所述含铬粉末冶金合金，其特征在于，由以下具体步骤制成：
（1）将铁粉、钴、铬、铜、Ti、W、Ni、Ta混合，加入适量水中，送入球磨机中球磨，得到250-400目粉末，然后，喷雾干燥、烘干，在8-12Mpa压力下压制成块状，然后在氮气保护气氛下650-750℃进行烧结8-10小时，将烧结后的物料粉碎后过200-400目筛；
（2）将其它剩余成分混合均匀；
（3）将步骤（1）、（2）物料在55-59℃下混合搅拌均匀60-75分钟后，装入模具，压制成坯；
（4）将压坯放在烧结炉中，以6-8℃/分钟速率升温至800-850℃条件下烧结1.5-2小时;然后以5-7℃/分钟速率升温至1050-1150℃条件下烧结2-3小时；最后空气中冷却至室温即可。
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