[发明专利]改性孕育剂及其制备方法

说明书

本发明属于材料化学技术领域，具体涉及一种改性孕育剂及其制备方法；包括如下质量分数的原料：孕育剂60‑90wt％，微米碳化硅10‑20wt％，纳米碳化硅2‑10wt％；本发明提供的改性孕育剂，能增加CADI的形核数量，优化球化过程。

技术领域

本发明属于材料化学技术领域，具体涉及一种改性孕育剂及其制备方法。

背景技术

在水泥、矿山、火力发电等工业领域，常用的破碎设备需要使用耐磨性高的铬系耐磨材料。近年来，由于战略资源的减少，有关高碳铬铁的原料价格一路攀升，提高了制造企业的生产成本。为帮助企业降本提效，有关非铬或少铬系耐磨材料的研发势在必行。含碳化物等温淬火球墨铸铁(简称CADI)是由等温淬火球墨铸铁(简称ADI)派生出的一种新型球铁材料，其金相显微组织为：针状铁素体+残余奥氏体+石墨球+碳化物，洛式硬度与高铬铸铁相当，是一种具有广泛应用前景的、有望替代高碳铬铁的优良耐磨工程材料。然而，对于厚度大于100mm的大断面球磨铸件而言，在铸造过程中，由于铸件心部冷却速度慢，结晶时间长，因而往往会出现因球化不良而产生的球化衰退、石墨球长大、石墨球数量减少等现象，降低成品CADI的综合机械性能，特别是降低了冲击韧度，容易出现脆性断裂问题，严重影响到CADI大直径铸球的应用。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种改性孕育剂，能增加铸件球化时的形核数量，优化球化过程，提高铸件的综合机械性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种改性孕育剂，包括如下质量分数的原料：孕育剂60-90wt％，微米碳化硅10-20wt％，纳米碳化硅2-10wt％。

上述技术方案的有益效果在于：纳米碳化硅属于一维纳米级材料，其晶体结构为立方结构，球墨铸铁中的金相组织主要为铁素体和奥氏体，两者均为立方结构。由此可见，纳米碳化硅和球墨铸铁的晶格匹配度高，纳米碳化硅易于熔入球墨铸铁中。纳米碳化硅具有高熔点，高硬度、表面活性大的特点，熔于球墨铸铁后可作为第二相异质核心点存在，增加铁水凝固过程中的形核中心，从而细化晶粒。根据金属脆断应力的Hall-Petch关系，我们知道，材料的屈服强度和晶粒尺寸倒数的平方根成正比。因此，晶粒细化既能提高材料的强度，又能提高材料塑性和韧性，同时也能显著提高其它力学性能。如此，可有效解决大断面球墨铸件的心部球化衰退问题，提高球墨铸铁的心部机械性能，既能从整体上改善球墨铸铁的机械性能。

微米碳化硅可以进一步增加纳米碳化硅的作用效果，两者同时使用，可以增加纳米碳化硅同孕育剂的结合稳定性和混合均匀性。此外，使用微米碳化硅可以起到控制成本的作用。

本发明提供的改性孕育剂及其制备方法使用方便，应用性能好，适合大规模推广。

优选的，所述改性孕育剂及其制备方法包括如下质量分数的原料：孕育剂80wt％，微米碳化硅14wt％，纳米碳化硅6wt％。

优选的，所述孕育剂选自牌号为所述孕育剂的牌号为KRY-S。

需要说明的是，上述孕育剂为合肥开尔纳米能源科技股份有限公司生产的市售产品。

优选的，所述孕育剂的粒径为0.2mm-0.7mm。

纳米碳化硅的粒径对产品的性能影响很大，作为优选，纳米碳化硅的纯度≥97％，粒径为40-60nm，在该粒径范围内，纳米碳化硅的颗粒分布均匀，可以自发填补基体组织晶体中的缺陷，形成均匀分布的硬质点，阻碍晶体滑移和磨损，提高材料的强度、硬度和韧性。

前述微米碳化硅和纳米碳化硅为合肥开尔纳米能源科技股份有限公司生产的市售产品。

本发明的另一个目的在于提供一种如上所述改性孕育剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)孕育剂粉料和微米碳化硅在三维混料机中混合均匀，得到混料；