[發明專利]納米強化耐磨模具鋼制備工藝

無效

• 申請號: 201110358778.6
• 申請日: 2011-11-14
• 公開（公告）號: CN102383030A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 張新房;丁剛;丁家偉;耿德英;孫健;陳小妹;王偉浩
• 申請（專利權）人: 江蘇銀宇模具材料有限公司
• 主分類號: C22C38/00
• 分類號: C22C38/00;C22C33/06;C22C35/00
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技術領域

本發明屬于模具鋼技術領域，涉及一種納米粉體強化模具鋼制備方法，特別是一種納米強化耐磨模具鋼制備工藝。

背景技術

隨著現代機械設備和制造技術的發展，對零件的性能和質量提出了越來越高和越來越苛刻性能的要求，傳統的模具鋼材料是通過在冶煉鋼液中加入一定數量的合金元素，使其在凝固過程中形成一定數量的一次碳化物，并通過熱處理使其再析出一定數量的二次碳化物，從而使材料在保持一定韌性的基礎上，達到抗磨損性能。但由于受制造工藝的限制，其碳化物的總量一般小于20％，由于碳化物的含量相對較少，因而材料的耐磨性能無法滿足現代工業對材料抗磨性能的要求，更無法滿足在惡劣工礦使用條件下的即要求材料具有高耐磨性，又要具備高強度、高韌性極耐腐蝕性等多項性能的苛刻要求。因此研究開發高性能、高壽命模具鋼不僅具有良好的經濟效益，而且還具有重要的科學和社會意義。

顆粒增強金屬基一納米復合材料，就是將納米顆粒溶合到金屬基體中，使納米粒子與金屬基體緊密結合，使之具有長期的穩定性。而且復合之后，在光學、機械性能等方面也可顯示出更大的優勢。把納米材料與金屬基體進行有機的復合，利用納米材料與基體的相互作用產生的效應，還可以實現兩者的優勢互補，開發性能優異的新功能材料。實驗表明：在鋼中加入非金屬納米粉，能大量增加鋼液中外來的異質核心，使鋼中的夾雜物彌散化，減少或消除夾雜物的有害作用，這樣就可以降低對鋼純凈度的要求。鋼中加入非金屬納米粉還有可能細化鋼的基體組織，大量異質質點的存在，在鋼中能起彌散強化的作用。因此，在鋼中加入非金屬納米粉能大大提高鋼的性能，改善鋼的質量。具有力學性能好、剪切強度高、工作溫度較高、耐磨損、導電導熱好、不吸濕、不吸氣、尺寸穩定、不老化等優點，故以其優異的性能應用于自動化、航天、航空和汽車工業、先進制造業等高技術領域。

由于金屬基納米復合材料所具有的上述各項優良性能和所具有的廣泛的市場前景，世界各國均在對其進行大力開發和研究，并開發出了各種制備工藝。目前，國內外所開發的制備金屬基納米復合材料的方法主要有機械合金化法(Mechanical?alloying，MA)、熔融紡絲(Meltspun，MS)法、粉末冶金法(Powder?metallurgy，PM)、機械誘發自蔓延高溫合成(Self-propagatinghigh-temperature?synthesis，SHS)反應法、真空蒸發惰性氣體凝聚及真空原位加壓法(Inert?gas?con-densation?method?combined?with?vacuum?co-evaporation?andin-situ?compaction，ICVCSC)等，上述各種制備工藝它們各具特色，適用范圍不盡相同，所制備出的各種金屬基納米復合材料在性能上與傳統材料相比均有大幅度的提高，在發展傳統復合材料與開發新型復合材料方面起著巨大的推動作用。但這些制備技術均存在自身局限性，其中大多數由于設備昂貴，工藝復雜且難以控制而仍集中于實驗室研究階段。

為實現納米顆粒增強復合材料的制造，國內外均開展了大量的研究開發工作，不斷的研究出了新的制備工藝，在制造有色金屬納米顆粒增強復合材料工藝上，中國發明專利ZL200510011568.4公開了一種納米顆粒增強高強韌鑄造鎂合金及其制備成型工藝，該工藝所制造的鎂合金基體組分及重量百分比含量為5.0～10.0％Al，0.1～1.0％Zn，0.05～0.5％Mn，限制元素Si≤0.05％，Fe≤0.005％，Cu≤0.01％，Ni≤0.002％，其余為鎂。使用的顆粒為SiC納米顆粒，粒徑小于100nm，添加量為合金體積含量的0.1～3.0％。SiC納米顆粒添加前要進行預處理，其預處理工藝為：

1、在容器中導入適量分析純乙醇，將一定量的干燥SiC納米顆粒放入容器中，攪拌，充分潤濕，SiC納米顆粒與乙醇的比例為1g/10ml～1g/3ml；

2、將占上述混合物體積1/50～1/10的聚乙烯醇溶液加入到SiC納米顆粒與乙醇的混合物中，充分攪拌，混合均勻；

3、將含有SiC納米顆粒的上述混合物置于烘箱中干燥，烘烤溫度為80～95℃。

納米顆粒增強鑄造鎂合金的制備成型工藝為：

1、將鎂合金材料加入到刷過涂料的干燥坩堝中，為防止熔煉過程中鎂合金氧化燃燒，使用溶劑或高純氬氣加以保護，溶化后溶液溫度保持在680～720℃；