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专利号: 2021108925532
申请人: 湖南工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 铸造;粉末冶金
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.梯度粉末冶金高速钢粉末预处理及其制备方法和梯度粉末冶金高速钢制备方法,主要包括如下步骤与内容:梯度粉末冶金高速钢粉末预处理,梯度粉末冶金高速钢粉末制备,梯度粉末送粉装置的设计与梯度粉末冶金高速钢的制备。

2.一种梯度粉末冶金高速钢粉末预处理,其特征在于,所述预处理粉末组分按重量百分比组成:1%~5%WC,1%~5%W,2%~10%MoC,1%~5%Cr,1%~8%V,1%~5%Al2O3,

1%~5%TiO2,1%~5%Ti,1%~5%Al,1%~5%Si,1%~15%Mo,1%~12%Co,0.5%~

5%C,0.1%~2%稀土,余量为羰基铁粉。

3.根据权利要求1所述梯度粉末冶金高速钢粉末预处理的处理方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1.粉末预处理:H2SO4浸泡所述高速钢预处理粉末,过滤、干燥后互磨4‑8小时后,放置粉末于气氛烧结炉中,氩气保护下200‑400℃干燥4‑12小时,升温至600‑800℃通入氢气还原2‑8小时,氩气保护下冷却至室温;粉末预处理:H2SO4浸泡所述高速钢预处理粉末,其特征在于:全部预处理粉末经过0.001~0.05mol/L的H2SO4浸泡处理5~30分钟,室温过滤干燥处理;

S2.原位反应与固溶强化:所述步骤S1中预处理后的粉末加至球磨机,加入聚乙二醇、石蜡等高分子成型剂后,以酒精为介质,在氮气或氩气气氛保护下,转速为40‑80rpm/min,球磨8‑12小时得到球磨粉,过滤,再在100‑500kpa真空干燥8‑24小时,放入通有氮气与碳源气体的高温压力气氛炉中原位反应与固溶处理;其聚乙二醇、石蜡等高分子成型剂加入量为总质量的0.5‑5wt%;球磨比为4~7:1;酒精加入量为总体积比30‑50%,干燥温度为60‑

80℃;

S3.破碎与整形:将所述坯粉置于气流磨中,进行粉碎处理,即将压缩氮气或压缩氩气通过喷嘴高速喷出,高速射流带动坯粉作高速运动,使坯粉碰撞,摩擦而粉碎并整形;气体喷射温度为150‑200℃;气体为氮气、氩气。

4.根据权利要求1所述梯度粉末冶金高速钢粉末预处理的处理方法S2.原位反应与固溶强化,其特征在于:其中W,WC为硬质相,Al2O3,Al为铝源,通过在600‑1000℃温度下与氮气反应原位生成氮化铝,TiO2,Ti为钛源,通过与甲烷、乙炔、丙烯、液化气等中的一种或多种碳源气体在600‑2200℃温度下反应原位生成碳化钛。

5.根据权利要求2所述梯度粉末冶金高速钢的预处理粉末,其特征在于,所述稀土元素为Ta,La,Y,Gd,Ce稀土元素中的一种或多种。

6.一种梯度粉末冶金高速钢制备方法,其特征在于,使用权利要求1所述梯度粉末冶金高速钢粉末制备,其中间相粉末或假粉末制备、梯度粉末送粉装置的设计与梯度粉末冶金高速钢的制备,具体步骤如下:

Y1:固溶后粉末表面处理;

Y2:将步骤Y1中的固溶粉末中加入包覆层耐磨因子;通过电镀、电化学沉积、化学包覆方法中的一种或多种方法,制备出梯度包覆粉末前驱体;其电镀工艺为:耐磨因子加入氢氧化钾溶液浓度为48%,硫酸镍为0.1~3mol/L,次磷酸钠为0.1~6mol/L,十二烷基苯磺酸钠为0.1~2mol/L中与固溶粉末搅拌;所述包覆处理过程中pH为7~10,温度为15~95℃,时间为30~200min;

Y3:梯度包覆粉末前驱体热处理;100~500kpa真空干燥8‑24小时,放入气氛炉中500‑

800℃热处理4‑8小时;

Y4:梯度包覆粉末的制粒;

Y5.并通过压制输送包覆粉末,实现内芯梯度粉末与外芯梯度粉末的隔离;

Y6.二次增压:所述梯度包覆粉末的制粒通过热等静压、冷等静压、气氛/液体介质等高压的任意一种方式进行第二次增压提高致密度;

Y7.烧结处理得到复合材料。

7.根据权利要求1与权利要求6所述梯度粉末冶金高速钢制备方法,其特征在于,所述耐磨因子为陶瓷粉末TiC、Ti(C,N)、氮化硼、氮化硅、碳化硅、金刚石中的一种或多种,含量为质量百分比的0.5%~32%。

8.根据权利要求1与权利要求6所述其中Y4:梯度包覆粉末的制粒,其特征为:通过改变包覆层耐磨因子含量与电镀、电化学沉积、化学包覆工艺参数,从而制备出不同浓度含量与包覆厚度的梯度包覆粉末。

9.根据权利要求1与权利要求6所述其中Y5.并通过压制输送包覆粉末,实现内芯梯度粉末与外芯梯度粉末的隔离,其特征为:本公开专利设计了一种多浓度包覆粉末储存隔离仓,不同浓度粉末仓间隔开成单间,粉末仓下方输料口为程序控制自动开关,有称量功能;

料仓与模具上方送料管之间有滑动轨道,为程序控制滑动轨道,当需要某浓度粉末时,装有该料的仓移动至模具上方送料管处,打开取料开关自动下放某重量某浓度粉末,其装置如摘要附图所示:该送料装置能实现左右内芯梯度粉末、外芯梯度粉末的精确输送,及上下内芯梯度粉末、外芯梯度粉末的精确输送,从而压制成型。