[發明專利]一種金屬碳化物核殼包覆的鐵基復合粉末及其制備方法

在審

• 申請號: 202310595414.2
• 申請日: 2023-05-25
• 公開（公告）號: CN116604014A
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 廖相巍;康磊;宋成民;尚德禮;李廣幫;黃玉平;常桂華;彭春霖;楊驥
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: B22F1/065
• 分類號: B22F1/065;B22F1/16;C22C38/22;C22C38/02;C22C38/04;B22F9/08;C23C14/34;C23C8/22
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所(普通合伙) 21224
• 代理人: 陶新亞

1.一種金屬碳化物核殼包覆的鐵基復合粉末，其特征在于，所述鐵基復合粉末由金屬/碳化物包覆的鐵基粉末顆粒組成；金屬碳化物核殼以高M合金含量鐵基粉末顆粒為核心，以與金屬元素M形成的金屬碳化物MXCY為殼，金屬碳化物MXCY殼層內的碳化物體積分數沿鐵基粉末顆粒徑向呈梯度變化。

2.根據權利要求1所述的一種金屬碳化物核殼包覆的鐵基復合粉末，其特征在于，所述金屬元素M為Ti、Nb、Zr、V、Ta中的一種或兩種以上。

3.根據權利要求1所述的一種金屬碳化物核殼包覆的鐵基復合粉末，其特征在于，所述鐵基復合粉末按質量百分比包括以下化學成分：1％～1.5％的C；4％～6％的W；4％～6％的Mo；4％～10％的Cr；4％～10％的M；0～1.0％的Si；0～1.0％的Mn；S＜0.03％；P＜0.03％，余量為Fe和雜質元素。

4.如權利要求1～3任意一種所述金屬碳化物核殼包覆的鐵基復合粉末的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)，真空氣霧化制備高M合金含量鐵基粉末顆粒；

按成分配比稱量工業純鐵、碳以及Si、Mn、W、Mo、Cr、M的純金屬或合金；采用真空感應爐冶煉，待熔池熔清后且鋼水過熱度達到100～150℃時，將鋼水導入中間包，采用氬氣霧化成金屬粉末，霧化真空度＜10Pa，霧化壓力2～4MPa；

步驟2)，采用等離子濺射裝置對步驟1制備的鐵基粉末顆粒進行表面滲碳；

啟動等離子濺射裝置的電源，使陽極和陰極間形成電壓差，陽極材料電離出碳離子并向陰極濺射；然后等離子濺射裝置上方料倉的下料口，使料倉內的鐵基粉末顆粒從陰極與陽極之間通過，完成鐵基粉末顆粒表面的滲碳；

步驟3)，表面滲碳后的鐵基粉末顆粒向下運動，落在反應裝置中的篩網狀隔層上；在超聲波和高溫條件下，鐵基粉末顆粒表面的滲碳層逐漸向內部擴散，形成金屬碳化物核殼包覆的鐵基粉末，并且金屬碳化物的體積與形貌尺寸沿鐵基粉末顆粒徑向呈梯度變化；

步驟4)，收集、包裝金屬碳化物核殼包覆的鐵基復合粉末。

5.根據權利要求4所述的一種金屬碳化物核殼包覆的鐵基復合粉末的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中，等離子濺射裝置的陽極材料為蜂窩狀高純石墨制成的碳靶；等離子濺射裝置的陰極材料為高純石墨制成的石墨片。

6.根據權利要求4所述的一種金屬碳化物核殼包覆的鐵基復合粉末的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中，滲碳時的工作氣體為純度為99.9％的純氬氣，滲碳溫度為800℃～900℃。

7.根據權利要求4所述的一種金屬碳化物核殼包覆的鐵基復合粉末的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中，篩網狀隔層的網孔直徑為13～25μm。

8.根據權利要求4所述的一種金屬碳化物核殼包覆的鐵基復合粉末的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中，高溫條件是指自篩網狀隔層下方通入溫度為1000℃～1100℃的熱風。

9.根據權利要求4所述的一種金屬碳化物核殼包覆的鐵基復合粉末的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中，作用在篩網狀隔層上的超聲波輸出功率為0.8～1kW，頻率為18～22Hz。

10.根據權利要求4所述的一種金屬碳化物核殼包覆的鐵基復合粉末的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中，鐵基粉末顆粒表面的滲碳層向內部擴散的時間為2～4h。