[發明專利]一種高硬度的鐵基材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202211054263.1
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115323289A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 劉詠;譚黎明;劉鋒;王笑
• 申請（專利權）人: 江西詠泰粉末冶金有限公司
• 主分類號: C22C45/02
• 分類號: C22C45/02;C22C33/04
• 代理公司: 武漢知律知識產權代理事務所(普通合伙) 42307
• 代理人: 田常娟

本發明公開了一種高硬度的鐵基材料及其制備方法，屬于金屬材料技術領域。其中鐵基材料，以重量分數計，其金屬原料用量分布如下：Fe：43份?45份，Cr：28份?29份，Mo：19份?21份，C：2.9份?3.1份，B：2.9份?3.1份，Nb：0.9份?2.1份。通過合金化的手段，有效提升了Fe?Cr?Mo?C?B系非晶合金的硬度和可加工性。具體來說，為了提升Fe基合金的可加工性和硬度，在Fe?Cr?Mo?C?B合金的成分基礎上，我們通過合金化的手段，在Fe基合金中引入碳化物相，利用常規的熔鑄工藝，在低冷速條件下就可獲得高硬度的塊體材料。

技術領域

本發明屬于金屬材料技術領域，尤其涉及一種高硬度的鐵基材料及其制備方法。

背景技術

Fe基非晶合金具有優異的力學性能、耐磨性能以及耐腐蝕性能等諸多性能，具有十分顯著的優勢，具有良好的商業價值與應用前景。目前已經開發出了一系列Fe-Cr-Mo-C-B系塊狀非晶合金。然而，相比于其他系的非晶合金，Fe基非晶合金的玻璃形成能力較弱，導致其尺寸較小，大多為較薄的絲帶狀或者薄片狀，這就大大限制了Fe非晶合金的應用，因此如何提高Fe基非晶合金的加工性能、制備大尺寸的Fe基非晶態合金成為關鍵。

目前，主要通過提升Fe基非晶態合金的形成能力，增加制備過程中，然而，由于Fe基非晶合金本身的玻璃形成能力較弱，通常冷卻速度要大于106K/s才能獲得塊體非晶材料，這對工藝提出了極為嚴苛的要求。

例如，現有技術，申請號：CN202010267565.1，公開號：CN111304558A，公開了一種納米多孔包覆的Fe基非晶合金及其制備方法和應用，其技術方案如下：

“一種納米多孔包覆的Fe基非晶合金，制備方法包括如下步驟：

1)Fe基非晶合金的制備：將單質Fe和其他金屬單質或中間合金備料放入水冷銅坩堝內，置于真空非自耗電弧爐內，電弧爐采用鎢電極，熔煉室的壓力抽至3×10^-3Pa以下，然后充入0.05MPa的氬氣作為保護氣體，在電磁攪拌作用下進行熔煉，制成母合金錠；破碎后放入底部磨有小孔的石英管內，裝入甩帶設備腔體中，甩帶腔體內的壓力控制在2×10^-3Pa以下，先對母合金錠碎塊進行感應熔煉，當溫度達到1100℃～1400℃后，用氬氣將石英管內的合金熔體噴至高速旋轉的銅輥表面，形成連續的Fe基非晶合金；

2)Fe基非晶合金經酸處理后得到納米多孔包覆的Fe基非晶合金。

優選地，上述的一種納米多孔包覆的Fe基非晶合金，步驟1)中，所述的其他金屬單質或中間合金備料為Si、B、P、C、Mo、Nb、Cu、Ni、Co中兩種以上單質或中間合金備料；所述的Fe基非晶合金中Fe元素的原子百分比在65～85％。

優選地，上述的一種納米多孔包覆的Fe基非晶合金，步驟1)中，所述的單質Fe或Fe中間合金備料，是按照Fe基非晶合金中各元素的原子百分比，選用純度大于99.5wt.％的單質Fe或Fe中間合金備料。

優選地，上述的一種納米多孔包覆的Fe基非晶合金，還包括如下步驟，步驟1)結束后，將Fe基非晶合金條帶粉碎后的粉末與軸承鋼球放入球磨罐中，將球磨罐的壓力抽至2×10^-3Pa以下，并充入適量高純氬氣作為保護，球磨時間為10h～40h，制得Fe基非晶合金粉末。

優選地，上述的一種納米多孔包覆的Fe基非晶合金，具體為將Fe基非晶合金條帶粉碎后與軸承鋼球按一定質量比1:8～1:20放入球磨罐中，將球磨罐的壓力抽至2×10^-3Pa以下，并充入適量高純氬氣作為保護，球磨機的轉速在200～400rpm，球磨過程中為避免溫度過高造成非晶合金晶化，球磨機設置為每運轉10min后休息10min，球磨總時間為10h～40h，制得Fe基非晶合金粉末。

優選地，上述的一種納米多孔包覆的Fe基非晶合金，所述的Fe基非晶合金粉末粒徑為5-30微米。