[發明專利]一種高強韌燒結鐵鎳合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201410713102.8
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN104388817A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 席生岐;海俠女;孫崇鋒;李龍雨;黨曉鳳;周赟
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C22C38/08
• 分類號: C22C38/08;C22C33/02;B22F1/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于材料加工技術領域，特別涉及一種高強韌燒結鐵鎳合金及其制備方法。

背景技術

燒結鐵鎳合金主要用于家用電器的零部件上。一般的燒結鐵鎳合金，如FN-0200和FN-0205牌號，其極限強度較低，在500MPa以下，很難兼具高強度和高韌性的特點，即使在經過熱處理之后，性能也不能滿足要求，限制了其工程應用范圍。例如，經過熱處理之后FN-0205鐵鎳合金的強度有大幅度增大，甚至達到1280MPa，但是其延伸率出現了嚴重地降低(<0.5％)。因此研發新型的兼具高強度和高韌性特點的燒結鐵鎳合金，使其能夠滿足特殊場合的應用需求，是燒結鐵鎳合金的重點研究方向。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高強韌燒結鐵鎳合金及其制備方法，該方法制得的燒結鐵鎳合金具有優異的力學性能，能夠在具有高強度的同時保有高的延伸率。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種高強韌燒結鐵鎳合金的制備方法，包括以下步驟：

1)按質量比為(8～12):1將鐵粉和鎳粉混合均勻，放入振動棒磨機中，研磨6～12h；

2)研磨完成后將研磨產物取出，干燥，得到合金化的Fe-Ni粉末；

3)將合金化的Fe-Ni粉末在20～30MPa、850～900℃的條件下真空熱壓燒結0.75～1.5h；

4)燒結完成后自然冷卻至室溫并卸壓，得到高強韌燒結鐵鎳合金。

所述鐵粉和鎳粉為分析純，粒度為200目以細。

所述振動棒磨機中的振動棒為不銹鋼材質，控制研磨時棒料比為(20～30):1，并且研磨前先向振動棒磨機中充入惰性氣體排凈空氣。

所述振動棒磨機的轉速為900～1000rmp/min。

所述步驟1)完成后先向振動棒磨機中加入酒精，繼續研磨10～30min，再進行步驟2)，其中加入的酒精的體積為振動棒磨機的容積的20～60％。

所述步驟2)中的干燥是在-0.80～-0.95Mpa的真空度及65～80℃溫度下干燥2～6h。

所述步驟2)得到的合金化的Fe-Ni粉末經真空封裝后保存待用。

所述步驟3)中真空熱壓燒結時先抽真空至10^-3Pa，再加壓至20～30MPa，同時以1～20℃/min的升溫速度升溫至850～900℃。

所述步驟3)在真空熱壓燒結爐中進行，真空熱壓燒結時使用石墨模具，并在石墨模具的腔體內表面鋪放一層表面涂有氮化硼的石墨紙，再將合金化的Fe-Ni粉末鋪放在表面涂有氮化硼的石墨紙上進行燒結。

高強韌燒結鐵鎳合金，其極限強度為664～721MPa，延長率為4.00～6.67％，屈服強度為646～707MPa。

相對于現有技術，本發明的有益效果為：

本發明提供的高強韌燒結鐵鎳合金的制備方法，首先利用振動棒磨機對鐵粉和鎳粉進行機械合金化研磨，Fe-Ni作為二元互溶體系，在振動棒磨機中經過機械研磨即可合金化，得到的合金化的Fe-Ni粉末，再將合金化的Fe-Ni粉末真空熱壓燒結，即得到高強韌燒結鐵鎳合金。由于經機械研磨得到的合金化的Fe-Ni粉末為具有bcc結構的Fe(Ni)固溶體，具有高儲能、晶粒細小、界面燒結的優點，因此使其真空熱壓燒結溫度(850～900℃)遠遠小于一般鐵鎳合金的燒結溫度(1000℃左右)。本發明工藝簡單，操作方便，其核心關鍵在于將機械合金化與粉末冶金結合起來，實現機械合金化粉末在真空中的低壓低溫燒結，從而獲得高強韌鐵鎳合金。該方法能夠降低燒結溫度，具有節約經濟成本的優點。與現有的鐵鎳合金相比，本發明的方法制得的高強韌鐵鎳合金具有優異的力學性能，能夠在具有高強度的同時保有高的延伸率。

本發明提供的高強韌燒結鐵鎳合金，以機械合金結合熱壓燒結的方式制備得到，其中鎳的含量約為7.7～11.1wt％，與現有的工程用燒結鐵鎳合金FN-0205的化學成分相似，經測試發現，本發明的高強韌燒結鐵鎳合金的極限強度為664～721MPa，延長率為4.00～6.67％，屈服強度為646～707MPa，大大超越了FN-0205的性能。本發明提供的高強韌燒結鐵鎳合金具有優異的力學性能，能夠在具有高強度的同時保有高的延伸率，能夠滿足特殊場合的應用需求。