深圳市注成科技股份有限公司
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一种铁基冶金及其制备方法
高温合金是一种以铁为基础，并与各种元素形成合金，以提高其高温力学性能和高温耐腐蚀性的特殊合金。与镍基和钴基高温合金相比，高温合金是一种广泛应用于国防、能源、航空和核反应等领域的高温结构材料。高温合金的传统应用领域是航空发动机。现有的铁基冶金虽然种类繁多，但随着我国工业化的发展，各种民用行业对高温合金材料的需求日益增加，远远不能满足工业发展的需要。因此在现有铁基冶金的基础上，我们开发了一种具有理想韧性和耐磨性，以及良好焊接性、硬度和可加工性的铁基冶金。
技术要点：鉴于上述技术问题，技术人员提供了一种铁基冶金及其制备方法。加入稀土复合增强材料，制备的铁基冶金与多种元素复合合金化，然后进行热处理，使铁基合金具有理想的硬度和力学性能。为了达到上述目的，该铁基冶金采用的技术方案是，铁基冶金由以下质量百分比的原料组成：铬4.5-5.8%，硅0.4-0.8%，碳0.41-0.48%，石墨烯复合材料1.2-1.6%，锰1.0-1.5%，钨0.8-1.2%。
一、氧化石墨烯处理：制备质量浓度为2 ~ 4mg/ml的氧化石墨烯水溶液，将氧化石墨烯粉末分散在去离子水中，然后用功率为60 ~ 100w的超声波清洗机进行超声波处理25 ~ 30分钟，得到完全分散的氧化石墨烯水悬浮液体系，其中超声波清洗机的温度调节为20 ~ 25°;
二、稀土元素改性石墨烯的制备：在步骤1得到的氧化石墨烯水悬浮液体系中加入适量的聚乙烯亚胺，然后加入适量的硝酸镧在超声分散20 ~ 24h后，回流后冷却至70 ~ 80°，继续超声处理2 ~ 4h，在100 ~ 105°回流20 ~ 24h，加入质量分数为50%的水合肼继续反应6 ~ 8h;反应结束后，将混合均匀的悬浮体系进行真空过滤、洗涤和真空干燥处理，在450-500°煅烧5-8小时，得到稀土镧/聚乙烯亚胺-石墨烯复合材料。该铁基冶金的稀土镧/聚乙烯亚胺-石墨烯复合材料结合了石墨烯和稀土氧化物的优点，加入了附着力强的高分子聚合物，有利于稀土元素在石墨烯表面的附着。同时，该复合材料不仅具有石墨烯对合金的强韧化作用，还具有稀土元素对合金的细化作用;而且稀土镧不与铁形成金属间化合物，能很好地发挥稀土本身的活性作用。
铁基冶金的制备方法包括熔炼过程和热处理过程;熔炼过程包括以下步骤：1、配料熔炼：按原料质量百分比配料，加热至1530-1550°至全部原料熔化，熔炼成金属熔体，保温5-10分钟;2、精炼静置：将步骤(1)得到的金属熔体表面浮渣撇去，精炼3-5min，精炼后撇去表面浮渣，静置8-10min;3、浇注：当精炼后的熔融金属温度降至1500 ~ 1520°时，浇注成型，得到铁基合金;热处理工艺是将熔炼得到的铁基合金在1000 ~ 1050°固溶处理2 ~ 4h，然后在500 ~ 600°时效处理6 ~ 10h。
上述铁基冶金的有益效果是：该铁基冶金由多种元素复合合金化，加入硼和稀土复合增强材料，先熔炼浇注，再进行热处理，提高了铁基冶金的韧性和耐磨性，具有良好的硬度、焊接性和可加工性，使用寿命也有所提高。
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