[发明专利]一种氮化钒铌铁合金及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种氮化钒铌铁合金及其制备方法和应用，属于合金材料技术领域。本发明提供的方法在氮气气氛中将原料混合粉经自蔓延燃烧合成反应得到氮化钒铌铁合金，按质量比计，所述氮化钒铌铁合金N/(V+Nb)的比值高(为0.25～0.31)，既能充分发挥钒的析出强化作用，又能充分发挥铌的细晶强化作用，降低成本；同时出钢过程加入一种合金即可，操作简便。此外，本发明提供的方法不需外加热源，设备简单，工序简单，实现了氮化钒铌铁合金的低成本制备，制备得到的氮化钒铌铁合金均匀性和稳定性好，能够满足钢铁冶炼的需要，经济和社会效益显著。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种氮化钒铌铁合金及其制备方法和应用。

背景技术

在合金材料领域中，钒、铌是两种重要的微合金化元素，在钢中的作用机理不同，钒在钢中具有最强的沉淀强化效果，铌在钢中具有最强的细晶强化效果，为了充分利用钒和铌的强化作用，有必要开发复合钒铌合金。

现有技术中通常采用铌铁合金、钒氮合金或这两种合金复合进行微合金化，以对钢性能进行强化。但是采用以上方式进行微合金化时，钢中氮含量低，钒、铌的强化作用不能得到充分发挥，成本高；且使用铌铁合金和钒氮合金两种合金复合微合金化，出钢过程需要加入两种合金，操作比较繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮化钒铌铁合金及其制备方法和应用，采用本发明提供的方法制备的氮化钒铌铁合金N/(V+Nb)的比值高，能够提高钢中氮含量，充分发挥钒、铌的强化作用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种氮化钒铌铁合金的制备方法，包括以下步骤：

将原料混合粉置于反应器内，在氮气气氛中，通过点火装置点燃所述原料混合粉，进行自蔓延燃烧合成反应，得到氮化钒铌铁合金；

其中，所述氮化钒铌铁合金的成分包括：

钒5～60wt.％，铌5～60wt.％，硅1～15wt.％，锰1～4wt.％，铝1～10wt.％，氮5～20wt.％，不可避免的杂质≤2wt.％，余量为铁。

优选地，所述原料混合粉中包括钒铁合金粉、铌铁合金粉、硅铁合金粉、锰铁合金粉和铝粉。

优选地，所述钒铁合金粉的组分包括：钒25～90wt.％，不可避免的杂质≤2wt.％，余量为铁；所述钒铁合金粉的粒度分布为：粒度为74～420μm的钒铁合金粉占钒铁合金粉总质量的20～75％，粒度小于74μm的钒铁合金粉占钒铁合金粉总质量的25～80％；

所述铌铁合金粉的组分包括：铌30～70wt.％，不可避免的杂质≤2wt.％，余量为铁；所述铌铁合金粉的粒度分布为：粒度为74～420μm的铌铁合金粉占铌铁合金粉总质量的20～75％，粒度小于74μm的铌铁合金粉占铌铁合金粉总质量的25～80％。

优选地，所述硅铁合金粉的组分包括：硅72～80wt.％，不可避免的杂质≤2wt.％，余量为铁；所述硅铁合金粉的粒度分布为：粒度为74～420μm的硅铁合金粉占硅铁合金粉总质量的20～75％，粒度小于74μm的硅铁合金粉占硅铁合金粉总质量的25～80％；

所述锰铁合金粉的组分包括：锰65～70wt.％，碳≤6.5wt.％，不可避免的杂质≤2wt.％，余量为铁；所述锰铁合金粉的粒度分布为：粒度为74～420μm的锰铁合金粉占锰铁合金粉总质量的20～75％，粒度小于74μm的锰铁合金粉占锰铁合金粉总质量的25～80％；

所述铝粉的组分包括：铝97～99wt.％，余量为不可避免的杂质；所述铝粉的粒度为74～150μm。

优选地，所述原料混合粉中还包括稀释剂。