[发明专利]富TiN铁合金及其制备方法

说明书

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种富TiN铁合金及其制备方法。富TiN铁合金是由铁合金基体、TiN粉体颗粒和碳化钨微球制成。本发明是在基体中加入质量分数在10‑20％的TiN陶瓷粉体颗粒，再通过熔炼及相应的热处理方法即可获得具有高硬度、高耐磨的富TiN铁合金，在退火时通过颗粒布洒器在表面均匀撒布光滑的碳化钨微球，利用特殊的微纳结构达到疏水的目的，并且减小物料与合金的接触面积，从而降低合金表面的摩擦系数，提高合金板的防黏性能。

技术领域

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种富TiN铁合金及其制备方法。

背景技术

铁是地球上分布最广、最常用的金属之一，约占地壳质量的5.1％，冶炼制得的各种铁合金被广泛应用于各行各业。在现有技术中，高铬铸铁具有较好耐磨性能，常用于对摩擦磨损性能要求较高的机械零部件上。

随着现代科技的高速发展，冶金、矿山等行业机械对铁合金的耐摩擦磨损性能提出了更加苛刻的要求。而现有高耐磨铸铁零部件在承受冲击载荷的摩擦磨损环境中长期服役时容易出现表面层剥落现象，进而导致服役失效。据统计，我国机械行业每年由金属材料摩擦磨损失效引发的经济损失可达400亿美元。在耐磨材料的应用场景中，由于物料黏粘导致工作效率降低的现象时有发生，因此，新型高耐磨防黏铁合金是耐磨行业目前研究开发和应用的重点方向之一，对我国国民经济的发展也有着重要的意义。在材料表面构建具有特殊的纳微结构可有效减小材料表面的摩擦力。

中国专利CN 105665855A公开一种铝合金不修饰的仿生超疏水、低粘附表面的制备方法，采用仿生学理念，提取具有超疏水特性的植物叶片表面几何纹理与数学分布关系，不采用任何化学修饰，直接在铝合金表面构筑多尺度的仿生几何纹理，应用于铝合金表面超疏水、低粘附制备技术中，实现植物叶片超疏水功能的工程仿生高效再现。此专利利用电火花微纳米线切割法在铝合金表面构建了具有仿生疏水结构的纳微结构，但该法只适用于硬度低的金属材料，对高硬度的钢铁合金不能适用，并且由于表面粗糙度提高，其摩擦系数可能会显著增大。

高沙沙，平超凡，WC颗粒对高铬铸铁基高频感应堆焊层耐磨性的研究，材料开发与应用，2020，35(02)：57-61，公开一种添加WC颗粒的高铬铸铁基堆焊层的制备方法，通过高频感应加热技术制备添加WC颗粒的高铬铸铁基堆焊层，并对堆焊层的硬度、显微组织、物相进行表征。该技术对材料表面并未进行处理，因此其防黏性能较差。

目前，亟需提供一种耐磨性能和防黏性能优异的富TiN铁合金。

发明内容

本发明的目的是提供一种富TiN铁合金，耐磨性能优异，疏水和防黏性能好；本发明同时提供了富TiN铁合金的制备方法。

本发明所述的富TiN铁合金是由铁合金基体、TiN粉体颗粒和碳化钨微球制成。

所述的铁合金基体的组成成分如下，以质量百分比计：

所述的TiN粉体颗粒的纯度≥99.5％，平均颗粒度为30-50纳米。

所述的TiN粉体颗粒的质量为铁合金基体质量的10-20％。

所述的碳化钨微球的直径为5-500μm。

所述的碳化钨微球的质量为铁合金基体质量的0.2-5％。

本发明所述的富TiN铁合金的制备方法，包括如下步骤：

(1)铁合金基体熔炼：铁合金基体原料混合均匀后进行熔炼，浇注，冷却，得到铁合金基体铸锭；

(2)铁合金基体成分的均匀化处理：将步骤(1)得到的铁合金基体铸锭进行均匀化退火，保温后随炉冷却至室温，获得成分均匀的铁合金基体；