[发明专利]一种转底炉制备钛氮合金的方法有效

专利信息
申请号: 201910417230.0 申请日: 2019-05-20
公开(公告)号: CN110004310B 公开(公告)日: 2020-03-20
发明(设计)人: 杨绍利;朴荣勋;马兰;陈书锐 申请(专利权)人: 攀枝花学院
主分类号: C22C1/00 分类号: C22C1/00;C22C14/00;C22B1/244
代理公司: 北京高沃律师事务所 11569 代理人: 瞿晓晶
地址: 617000 四*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 转底炉 制备 合金 方法
【说明书】:

本发明提供了一种转底炉制备钛氮合金的方法,属于材料制备技术领域;将二氧化钛、碳质还原剂和粘结剂混合后造球,得到球状原料;将所述球状原料置于转底炉中,依次进行低温预热反应、高温还原‑氮化反应,得到钛氮合金;所述高温还原‑氮化反应是在氮气氛围中进行。本发明充分利用转底炉工作的三个区域(低温预热区、高温还原区、冷却区);相较于传统钛氮合金制备工艺,本发明的方法热量损失少,制备时间短;且制备过程中会有CO的形成,减少了钛氮合金中氧含量,提高了钛氮合金的硬度和强度以及耐磨性。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域,尤其涉及一种转底炉制备钛氮合金的方法。

背景技术

自1975年以来,低碳微合金化钢因其节能和节省资源,并具有高强度和高韧塑性等优异的综合性能而得到了飞速发展。目前,石油、化工、汽车、造船、建材等行业对材料提出了更为苛刻的强度、韧性及焊接性能等要求,加之冶炼、加工、热处理等工艺的进一步发展,生产微合金化钢材已成为必然趋势。

钛是早期微合金钢的主要微合金化元素,值得重视的是钛的碳化物、氮化物在炼钢中的作用。与Nb、V相比,钛在钢中主要以TiC、TiN或Ti(CN)的形态存在,同时具有细化晶粒和沉淀强化双重效果。它能使钢的内部组织致密,细化晶粒;降低时效敏感性和冷脆性,增强钢的强度和韧性,改善焊接性能。添加微量的钛元素能提高钢抗高温、高压、H2、N2、NH3等气体的腐蚀能力,与其它元素配合使用还能提高钢抗海水及H2S腐蚀的能力。

钛及其合金以其比强度高、耐高温的特点,成为宇航工业的理想材料,同时其良好的耐腐蚀性,又成为航海、石油、化工、医药等行业的理想材料,并在汽车工业有较好的应用前景。与普通钛合金相比,钛基复合材料(TMCs)具有更高的比强度和比模量,极佳的抗疲劳和抗蠕变性能,以及优异的高温性能和耐蚀性能,可用于高温、高压,酸、碱、盐条件下的结构材料,并可大幅度降低成本,被认为是改善钛材性能及应用的新材料。

中国专利CN103305710A提供的一种钛氮合金及其制备工艺,以金红石精矿粉和炭黑为原料,将金红石精矿粉和炭黑搅拌4~8小时后进行压制成球,压好的球再裹上一层0.5~1.5mm的炭黑粉,然后才将造好的球放入反应炉内,分阶段控温加热以及氮化反应。该方法制备钛氮合金氮含量高、能耗低,但工艺时间长,且原料造球阶段较为复杂。

发明内容

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种转底炉制备钛氮合金的方法,本发明提供的方法能耗低,工艺时间短,得到的钛氮合金中氧含量少,具有优异的硬度、强度以及耐磨性。

为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:

本发明提供了一种转底炉制备钛氮合金的方法,包括以下步骤:

将二氧化钛、碳质还原剂和粘结剂混合后造球,得到球状原料;

将所述球状原料置于转底炉中,依次进行低温预热反应、高温还原-氮化反应,得到钛氮合金;所述高温还原-氮化反应在氮气氛围中进行。

优选地,所述二氧化钛和碳质还原剂中碳的摩尔比为1:2.5~4。

优选地,所述碳质还原剂包括石墨、炭黑和活性炭中的一种或几种。

优选地,所述粘结剂包括聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和环氧树脂系胶结剂中的一种或几种。

优选地,所述低温预热反应的温度为500~680℃,保温时间为5~15min。

优选地,所述高温还原-氮化反应的温度为1600~2000℃,保温时间为10~50min。

优选地,所述氮气的气流量为1500~2500mL/min。

优选地,所述转底炉的转速为30~80min/r。

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