一种原位生成钛锆硼化物强化高模量高硬度钢的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105950952A(43)申请公布日2016.09.21(21)申请号201610528604.2(22)申请日2016.07.06(71)申请人昆明理工大学地址650093云南省昆明市一二一大街文昌路68号(72)发明人种晓宇冯晶蒋业华周荣(74)专利代理机构重庆强大凯创专利代理事务所(普通合伙)50217代理人黄书凯(51)Int.Cl.C22C33/04(2006.01)C22C38/14(2006.01)C22C38/32(2006.01)C21D1/26(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种原位生成钛锆硼化物强化高模量高硬度钢的制备方法(57)摘要本发明专利申请公开了一种原位生成钛锆硼化物强化高模量高硬度钢的制备方法具体步骤如下：步骤1，首先将纯度为99.99%以上的硼粉、高纯铁粉、钛粉和锆粉按照质量百分比进行称量配料，将粉末放到球磨罐中用行星式球磨机混料；步骤2，将步骤1得到的混和粉末取出，放到真空电弧熔炼炉的铜坩埚中，在氩气保护气氛下进行熔炼，同时连续的通过电磁搅拌对熔体进行处理，使熔体完全均匀化，同时细化析出相和基体组织，采用水冷铜模浇铸样品；步骤3，将步骤2浇铸得到的样品在氩气氛围下，在1050-1150℃下进行退火，然后淬火至室温。本发明专利申请的工艺相对简单，可靠，所制造出的高模量钢性价比高，耐磨性好。CN105950952ACN105950952A权利要求书1/1页1.一种原位生成钛锆硼化物强化高模量高硬度钢的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，首先将纯度为99.99%以上的硼粉、高纯铁粉、钛粉和锆粉按照质量百分比进行称量配料，将粉末放到球磨罐中用球磨混料均匀；步骤2，将步骤1得到的混和粉末取出，放到真空电弧熔炼炉的铜坩埚中，在氩气保护气氛下进行熔炼，同时连续的通过电磁搅拌对熔体进行处理，使熔体完全均匀化，并采用水冷铜模浇铸样品；步骤3，将步骤2浇铸得到的样品在氩气氛围下，在1050-1150℃下进行退火，然后淬火至室温。2.根据权利要求1所述的一种原位生成钛锆硼化物强化高模量高硬度钢的制备方法，其特征在于，所述步骤1中Ti/B摩尔比大于1/2，Zr/B摩尔比也大于1/2。3.根据权利要求2所述的一种原位生成钛锆硼化物强化高模量高硬度钢的制备方法，其特征在于，所述步骤1中Ti/B摩尔比为3/4，Zr/B摩尔比为3/4。4.根据权利要求1所述的一种原位生成钛锆硼化物强化高模量高硬度钢的制备方法，其特征在于，所述步骤1中球料比为10:1到15:1之间，球磨时间不少于2小时。5.根据权利要求4所述的一种原位生成钛锆硼化物强化高模量高硬度钢的制备方法，其特征在于，所述步骤1中球料比为12:1之间，球磨时间为5小时。6.根据权利要求1-5任一项所述的一种原位生成钛锆硼化物强化高模量高硬度钢的制备方法，其特征在于，所述步骤2中水冷铜模浇铸的冷却速率在5Ks-1到10Ks-1之间。7.根据权利要求6所述的一种原位生成钛锆硼化物强化高模量高硬度钢的制备方法，其特征在于，所述步骤3中退火的时间控制在12-24小时范围内。8.根据权利要求7所述的一种原位生成钛锆硼化物强化高模量高硬度钢的制备方法，其特征在于，所述步骤3中退火的时间为16小时。2CN105950952A说明书1/4页一种原位生成钛锆硼化物强化高模量高硬度钢的制备方法技术领域[0001]本发明属于钢铁基复合材料领域，涉及一种新型高模量高硬度钢铁材料，特别是涉及一种原位生成钛锆硼化物强化高模量高硬度钢的制备方法。背景技术[0002]现代航空工业、汽车工业的发展对结构材料性能提出了更高的要求，要求材料不仅具有高强度，还要有低的密度，同时需要高的杨氏模量来提高刚度。过去汽车结构材料的轻量化主要通过超高强度钢实现，但是，重量的降低也导致了刚度的下降，在某些应用领域已经达到极限。钢铁材料的发展需要进一步提高刚度并降低密度。铁基复合材料也被认为是一种高模量钢，具有较低的成本和较高的可再生利用率。TiB2由于高的杨氏模量-3(565GPa)和较低的密度(4.5gcm)，已被作为增强相广泛的应用于铁基复合材料中。ZrB2同样具有高的杨氏模量(526GPa)和相对于其他类型增强相(WC，MoC)更低的密度(6.08gcm-3)，具有更好的高温稳定性、耐腐蚀能力、抗氧化能力、耐磨损，具有良好的中子控制能力，可用于核工业，是一种更优秀的高模量钢中的增强相。[0003]目前对陶瓷颗粒增强钢铁的制备方法主要是用外加增强相的方法，中国发明专利CN101967534A公布了一种外加纳米陶瓷颗粒强韧化钢铁材料的方法，采用预分散的方法制成纳米添加剂颗粒，随钢流加入或者直接加到