【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及镍铬合金材料领域，具体是一种耐磨耐高温镍铬合金材料及其制备方法。
技术介绍
1、镍铬合金是一种应用广泛的合金材料，具有工作温度高、高硬度、耐蚀性好等特点，常用于电热合金、精密电阻合金、超氧化介质、石油化工、口腔修复等领域。随着新兴产业和高新
的快速发展，对材料性能、寿命、成本等各方面的要求都有所提高，极端条件下工作时材料的稳定性也尤为重要，如在高温、高压等环境下，不能因为材料表面局部损伤而造成损耗甚至报废，而现有镍铬合金普遍存在耐磨性和耐高温性能不足的缺点。常用的提高镍铬合金耐磨耐高温性能的方式有：（1）调节合金元素中的元素种类及配比；（2）采用先进的热处理工艺来提高合金性能及稳定性；（3）对材料进行表面处理，例如使用陶瓷涂层技术增强合金的耐磨性。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种耐磨耐高温镍铬合金材料及其制备方法，碳化钨是一种难熔金属碳化物，具有极高的硬度、较高的熔化温度和化学惰性，对于提高合金材料的耐磨性及耐高温性有显著作用，碳化钨与镍铬合金之间发生化学和冶金结合，材料之间优势互补，既可以满足工业生产中对材料高硬度、耐腐蚀的需求，又满足耐磨耐高温的要求，有利于常用合金材料使用寿命的延长和应用前景的扩展。但是碳化钨自身较难分散，易团聚，因此如何使碳化钨具有良好的分散性至关重要。
技术实现思路
1、本专利技术利用碳化钨高硬度、高熔化温度的特性，将碳化钨引入镍铬合金中，通过粉末冶金利用碳化钨颗粒增强镍铬合金材料，但是由于碳化钨颗粒分散性差
2、一种耐磨耐高温镍铬合金材料，由以下质量分数的原料经粉末冶金制成：镍铬合金粉末70wt%~91wt%，二氧化钛改性碳化钨颗粒6wt%~25wt%，al2o3粉末2wt%~3wt%，酸化碳纳米管1wt%~2wt%；
3、所述镍铬合金粉末由以下质量分数的成分组成：镍55%~72%，铬20%~33%，铁6%~9%，硼0.4%~1.5%，硅0.05%~0.2%，钼0.3%~0.5%，碳0.04%~0.08%，锆0.5%~1%，其余为难避免的杂质。
4、一种耐磨耐高温镍铬合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5、步骤1，将镍和铬按配比混料后投入真空熔炼炉中制备合金熔体；
6、步骤2，在氩气保护下把剩余合金原料高温熔炼，并加入步骤1中所制备的合金熔体中，混合精炼后进行固溶和淬火处理，浇铸得到镍铬合金；
7、步骤3，将步骤2中得到的镍铬合金破碎、筛分后在球磨机中球磨得到镍铬合金粉末；
8、步骤4，取二氧化钛改性碳化钨颗粒、al2o3粉末、酸化碳纳米管，先在烘箱中烘干水分，再依次与球磨好的镍铬合金粉末混合，得到混合粉末；
9、步骤5，将步骤4中的混合粉末置于模具中，并施加压力，压制成型后高温烧结得到耐磨耐高温镍铬合金材料。
10、优选地，步骤1中所述制备合金熔体的温度为3200℃~3800℃，真空度为0.09mpa，时间为1~4h。
11、优选地，步骤2中所述高温熔炼温度为3200℃~3800℃、时间为1~2h，混合精炼温度为1100℃~1600℃、时间为1~3h；所述固溶和淬火处理，固溶温度为950℃~1100℃、保温时间15min~90min，淬火温度为1050℃~1200℃、淬火时间5~10min，固溶和淬火处理在空气中进行。
12、优选地，步骤3中所述球磨得到的镍铬合金粉末粒度为100~800目。
13、优选地，步骤4中所述二氧化钛改性碳化钨颗粒的制备包括以下步骤：
14、s1，将碳化钨颗粒清洗并干燥，确保其表面没有杂质及水分；
15、s2，将钛酸四丁酯溶于无水乙醇中作为二氧化钛前体备溶液用；
16、s3，将碳化钨颗粒与二氧化钛前体溶液混合，用搅拌器搅拌均匀后，维持搅拌并加入去离子水使钛酸四丁酯水解形成二氧化钛，升温后保温、再自然冷却至室温，得到tio2-wc混合物；
17、s4，过滤tio2-wc混合物，得到不溶物后在烘箱中进行干燥处理，除去残余的无水乙醇和水，得到干燥的tio2-wc混合物；
18、s5，将干燥的tio2-wc混合物置于管式炉中进行热处理，使二氧化钛在碳化钨颗粒表面形成均匀涂层，得到二氧化钛改性碳化钨颗粒。
19、优选地，步骤4中所述二氧化钛改性碳化钨颗粒粒径为20~100μm，al2o3粉末粒径为75μm，酸化碳纳米管粒径为10~20nm、长30nm；所述烘干水分在80℃下进行7~10h。
20、优选地，步骤5所述压力为300~500mpa，高温烧结是在氩气气氛下进行，温度为900℃~1200℃，时间为1~3h。
21、优选地，s1中所述清洗是依次用丙酮、去离子水超声振荡清洗10~30min，于烘箱中70℃烘干30~60min；s2中所述钛酸四丁酯和无水乙醇体积比为1：（1.5~2.5）；s3中所述碳化钨颗粒占钛酸四丁酯的比例为（1~1.5g）/ml，搅拌转速为50~100rpm，搅拌时间为20~60min，去离子水与钛酸四丁酯的体积比为（0.8~1.2）:1，预热至60℃~90℃后保温1h；s4中所述烘干在80℃下进行30min~60min；s5中所述热处理在氮气保护下进行，热处理温度为500~800℃，升温速率为5℃/min，保温时间30min~2h。
22、与现有技术相比，本专利技术所取得的有益效果如下：
23、对镍铬合金原料熔化作业的过程中，添加了不同含量的fe、b、si、mo、c、zr，这些元素的加入有助于镍铬合金性能的提升，mo可以提高合金的高温强度和耐腐蚀性，si可以提高抗氧化性和机械性能，fe影响合金的机械性能和热处理性能，si的加入可以增加硬度和强度、提高高温稳定性、耐磨性也有所提高；zr具有出色的耐腐蚀性，能够使合金在高温下保持良好机械性能，有助于减小合金的晶粒尺寸。
24、碳化钨具有较高的熔点和热稳定性，可以增加合金材料在高温环境下的热稳定性，通过将碳化钨颗粒加入镍铬合金中，可以改善其高温性能，提高材料的耐热性；碳化钨具有极高的硬度，可以显著提高合金的硬度和强度，碳化钨的硬度使其具有出色的耐磨性能，将碳化钨颗粒添加到镍铬合金中可以改善材料的耐磨性，使其更适用于高摩擦和高磨损的环境；钨和钼都具有良好的耐腐蚀性能，在镍铬合金中添加这两种元素，可以提高合金在腐蚀环境下的稳定性，延长材料的使用寿命；在镍铬合金中引入具有极高的硬度、较高的熔化温度和化学惰性的碳化钨颗粒，碳化钨与镍铬合金之间发生化学和冶金结合，材料之间优势互补，有利于强化镍铬合金材料使用性能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种耐磨耐高温镍铬合金材料，其特征在于，所述耐磨耐高温镍铁合金材料由以下质量分数的原料经粉末冶金制成：镍铬合金粉末70wt%~91wt%，二氧化钛改性碳化钨颗粒6wt%~25wt%，Al2O3粉末2wt%~3wt%，酸化碳纳米管1wt%~2wt%；
2.一种根据权利要求1所述的耐磨耐高温镍铬合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种耐磨耐高温镍铬合金材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述制备合金熔体的温度为3200℃~3800℃，真空度为0.09MPa，时间为1~4h。
4.根据权利要求2所述的一种耐磨耐高温镍铬合金材料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述高温熔炼温度为3200℃~3800℃、时间为1~2h，混合精炼温度为1100℃~1600℃、时间为1~3h；所述固溶和淬火处理，固溶温度为950℃~1100℃、保温时间15min~90min，淬火温度为1050℃~1200℃、淬火时间5~10min，固溶和淬火处理在空气中进行。
5.根据权利要求2所述的一种耐磨耐高温镍铬合金材料的制备方法，其
6.根据权利要求2所述的一种耐磨耐高温镍铬合金材料的制备方法，其特征在于，步骤4中所述二氧化钛改性碳化钨颗粒的制备包括以下步骤：
7.根据权利要求2所述的一种耐磨耐高温镍铬合金材料的制备方法，其特征在于，步骤4中所述二氧化钛改性碳化钨粒径为20~100μm，Al2O3粉末粒径为75μm，酸化碳纳米管粒径为10~20nm、长30nm；所述烘干水分在80℃下进行7~10h。
8.根据权利要求2所述的一种耐磨耐高温镍铬合金材料的制备方法，其特征在于，步骤5中所述压力为300~500MPa，高温烧结是在氩气气氛下进行，温度为900℃~1200℃，时间为1~3h。
9.根据权利要求6所述的一种耐磨耐高温镍铬合金材料的制备方法，其特征在于，S1中所述清洗是依次用丙酮、去离子水超声振荡清洗10~30min，于烘箱中70℃烘干30~60min；S2中所述钛酸四丁酯和无水乙醇体积比为1：（1.5~2.5）；S3中所述碳化钨颗粒占钛酸四丁酯的比例为（1~1.5g）/mL，搅拌转速为50~100rpm，搅拌时间为20~60min，去离子水与钛酸四丁酯的体积比为（0.8~1.2）:1，预热至60℃~90℃后保温1h；S4中所述烘干在80℃下进行30~60min；S5中所述热处理在氮气保护下进行，热处理温度为500~800℃，升温速率为5℃/min，保温时间30min~2h。
...【技术特征摘要】
1.一种耐磨耐高温镍铬合金材料，其特征在于，所述耐磨耐高温镍铁合金材料由以下质量分数的原料经粉末冶金制成：镍铬合金粉末70wt%~91wt%，二氧化钛改性碳化钨颗粒6wt%~25wt%，al2o3粉末2wt%~3wt%，酸化碳纳米管1wt%~2wt%；
2.一种根据权利要求1所述的耐磨耐高温镍铬合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种耐磨耐高温镍铬合金材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述制备合金熔体的温度为3200℃~3800℃，真空度为0.09mpa，时间为1~4h。
4.根据权利要求2所述的一种耐磨耐高温镍铬合金材料的制备方法，其特征在于，步骤2中所述高温熔炼温度为3200℃~3800℃、时间为1~2h，混合精炼温度为1100℃~1600℃、时间为1~3h；所述固溶和淬火处理，固溶温度为950℃~1100℃、保温时间15min~90min，淬火温度为1050℃~1200℃、淬火时间5~10min，固溶和淬火处理在空气中进行。
5.根据权利要求2所述的一种耐磨耐高温镍铬合金材料的制备方法，其特征在于，步骤3中所述球磨得到的镍铬合金粉末粒度为100~800目。
6.根据权利要求2所述的一种耐磨耐高温镍铬合金材料的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：浦进，钱圣华，郭余龙，徐昀霞，
申请(专利权)人：托普工业江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：
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