[發明專利]碳氮化鈦和碳化鉻協同增強鐵基復合材料葉輪的制備方法

在審

• 申請號: 202210462248.4
• 申請日: 2022-04-28
• 公開（公告）號: CN114799063A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 譚建波;張效溥
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04;B22C9/08;B22D1/00
• 代理公司: 石家莊眾志華清知識產權事務所(特殊普通合伙) 13123
• 代理人: 周勝欣

1.碳氮化鈦和碳化鉻協同增強鐵基復合材料葉輪的制備方法，其特征在于：采用V-EPC消失模鑄造工藝制備葉輪，其中，所采用的工藝裝備包括干砂砂箱（7）和設置于干砂砂箱（7）頂部的隨流裝置（5），所述干砂砂箱（7）內部放置EPS葉輪消失模模樣（1）和與EPS葉輪消失模模樣（1）連通的內澆道，所述隨流裝置（5）內部放置與內澆道連通的直澆道（6）和位于直澆道（6）頂部的澆口杯（4），所述直澆道（6）的一側設置有底部與直澆道（6）連通的輸料管（2），所述輸料管（2）與直澆道（6）之間的夾角為a，輸料管（2）的頂部設置有高于隨流裝置（5）的儲料杯（3）；

具體的制備方法包括如下步驟：

C1、按體積份數稱取TiNC顆粒、Cr₃C₂顆粒及EPS珠粒，其中，TiNC顆粒加入量為：葉輪鑄件體積的2%~6%；Cr₃C₂顆粒加入量為：葉輪鑄件體積的1%~4%；EPS珠粒加入量為：葉輪鑄件體積的45-75%；

C2、將EPS珠粒與有機黏結劑溶液在攪拌混合機中混合一段時間得到表面帶有黏結劑的EPS珠粒，其中，有機黏結劑溶液的加入量為TiNC及Cr₃C₂顆粒總體積份數的40%-60%；

C3、將TiNC顆粒和Cr₃C₂顆粒在攪拌混合機中混合一段時間得到混合增強體；

C4、將C2中帶有黏結劑的EPS珠粒和C3中的混合增強體在攪拌混合機中混合一段時間得到混合顆粒；

C5、砂箱造型，將混合顆粒裝入儲料包（3）及輸料管（2）中，且直澆道（6）用EPS葉輪消失模模樣（1）封堵，封堵高度高于輸料管（2）與直澆道（6）接觸口3~5cm；

C6、在澆口杯（4）內澆注高鉻鑄鐵金屬液，澆注完畢冷卻，翻箱、落砂，得到葉輪鑄件；

C7、鑄件熱處理。

2.根據權利要求1所述的碳氮化鈦和碳化鉻協同增強鐵基復合材料葉輪的制備方法，其特征在于：所述TiNC顆粒為工業級TiNC陶瓷粉末，粒度為1250目；所述Cr₃C₂顆粒為工業級Cr₃C₂陶瓷粉末，粒度為1250目。

3.根據權利要求1所述的碳氮化鈦和碳化鉻協同增強鐵基復合材料葉輪的制備方法，其特征在于：所述有機黏結劑溶液的濃度為0.065g/ml。

4.根據權利要求1所述的碳氮化鈦和碳化鉻協同增強鐵基復合材料葉輪的制備方法，其特征在于：所述夾角a的范圍：30°≤a≤60°。

5.根據權利要求1所述的碳氮化鈦和碳化鉻協同增強鐵基復合材料葉輪的制備方法，其特征在于：所述C2、C3、C4中的攪拌速率為120-200r/min，混合時間為30-50s。

6.根據權利要求1所述的碳氮化鈦和碳化鉻協同增強鐵基復合材料葉輪的制備方法，其特征在于：所述C6中的澆注溫度為1490-1520℃，負壓度為0.03-0.06MPa，冷卻2-10小時。

7.根據權利要求1所述的碳氮化鈦和碳化鉻協同增強鐵基復合材料葉輪的制備方法，其特征在于：所述步驟C7中鑄件熱處理，加熱溫度1050℃，保溫時間3h。

8.根據權利要求1所述的碳氮化鈦和碳化鉻協同增強鐵基復合材料葉輪的制備方法，其特征在于：所述隨流裝置（5）為樹脂砂型或金屬型。