[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

本發明公開了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，采用輸料管傾斜設置與直澆道夾角為a的工藝裝備，按照體積份數稱取增強體顆粒和EPS珠粒，先將有機黏結劑與EPS珠粒混合，再加入混合后的混合增強體混合，得到EPS珠粒表面粘結有混合增強體的松散料加入到輸料管中，采用V?EPC消失模鑄造工藝制備葉輪，本發明無需制備特殊的消失模模樣，且無需設計葉輪空腔，制備方法簡單，葉輪鑄件中增強顆粒分布均勻，鑄件力學性能均勻。

技術領域

本發明涉及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，屬于機械零件鑄造技術領域。

背景技術

腐蝕、磨損、斷裂是機械設備及零件的三大失效方式。磨損使設備及零件失效，導致了能源和材料的浪費。因而，提升材料的摩擦磨損性能對于延長材料壽命、提高經濟效益至關重要。

鋼鐵基復合材料可以靈活調配增強體和基體的性能，選擇高硬度、高耐磨性的陶瓷顆粒和本身韌性較好的鋼鐵基體組合，可制備得到同時具有兩類材料優勢性能的鋼鐵基復合材料，在耐磨材料領域具有十分廣闊的研發潛力和應用前景。但是，如何使陶瓷顆粒均勻分布于鋼鐵基體中來提高其耐磨性是本領域技術人員需要考慮的，尤其是像葉輪這種形狀比較復雜的零件。

公開號為CN109439949B的專利公開了一種消失模鑄造多孔陶瓷/鎂合金復合材料的方法，采用3D打印擠出成型工藝制備出多孔陶瓷坯體，并將所述多孔陶瓷坯體進行干燥及燒結以形成多孔陶瓷；將所述多孔陶瓷嵌入到消失模模型內，將兩者復合模型的外表面涂掛涂料并烘干后放入砂箱內進行振動緊實填砂造型；最后向復合模型內澆注鎂合金金屬液，所述鎂合金液在真空負壓及振動的條件下完成充型及凝固，進而得到多孔陶瓷/鎂合金復合材料。但是，此種方法成本較高，不適合工廠的批量生產。

公開號為CN111482579B的專利提供了一種耐磨鋼結硬質合金復合錘頭及其制造方法。其步驟包括制備合金粉膏狀體或沖壓成預制體，后將合金粉膏狀體貼敷或將干燥后的預制體固定在錘頭錘面消失模模型上，造型后澆注高韌性的奧氏體錳鋼或低碳合金鋼熔液，高溫鋼液誘發合金粉膏狀體或預制體中鈦金屬元素與碳元素發生燃燒反應，原位生成硬質相，冷卻后經熱處理，制造出高韌高硬耐磨鋼結硬質合金復合錘頭。此種方法的局限在于原位合成反應無法控制反應的程度，反應充分或不充分都會降低最終材料的性能，且此種方法僅適用于形狀簡單的零件，對于結構復雜的零件制備預制體及固定消失模模樣將會很困難。

公開號為CN109465387B的專利公開了SiCp/EPS消失模及SiCp/Al鑄造成形工藝，SiCp/EPS消失模制備工藝如下，1，混料制備：按體積份數稱取SiC顆粒、稀土粉、EPS珠粒、黏結劑，并將稱取的Si C顆粒、稀土粉、EPS珠粒、黏結劑混合均勻；2，將模具預熱至工作溫度后，進行下一步操作，3，利用壓縮空氣將混合材料填入模具，通入熱蒸汽，并保持壓力；4，保壓結束后，解除熱蒸汽；在模具背面噴水冷卻，使模具冷卻使材料溫度降至軟化溫度以下，定形后出模，得到SiCp/EP消失模模樣，再采用普通消失模鑄造的方法制備SiCp/Al復合材料。

公開號為CN109465386B的專利公開了TiCp/EPS消失模制備及其鋼基復合材料工藝，需要先制備TiCp/EPS消失模模樣：按體積份數稱取TiC顆粒、稀土粉、EPS珠粒、黏結劑，進行混合得到混料(此時的混料為松散料)，然后利用壓縮空氣將混料填入模具，并向模具內通熱蒸汽，使得混料膨化粘結在一起，同時進行保壓處理；冷卻，降至軟化溫度以下，模樣定形后出模，得到TiCp/EPS消失模模樣。然后利用該TiCp/EPS消失模模樣進行鑄造得到鑄件。