[发明专利]一种制备氧化锆-碳化锆颗粒增强灰铸铁的方法

摘要

本发明属于铸铁材料领域，特别是一种制备氧化锆‑碳化锆颗粒增强灰铸铁的方法。通过二氧化碳、甲烷、氩气和氧气的混合气体将活性炭、石墨、氧化锆粉末、石油焦(或煤焦)、锆粉中的混合粉末吹入灰铸铁熔体中，通过反应生成增强颗粒，本发明因增强颗粒是在是在灰铸铁熔体中反应生成，解决了外加颗粒与基体合金润湿性差、易发生界面反应以及组织稳定性差等问题。颗粒增强灰铸铁材料能够同时发挥灰铸铁基体与增强相的优势，显著提高灰铸铁的强度、弹性模量、硬度及耐磨性。同时颗粒增强灰铸铁材料因其成本低廉，强度、刚度高，在先进制造等现代工业化生产领域有广泛的应用前景。

主权项

1.在一种制备氧化锆‑碳化锆颗粒增强灰铸铁的方法，其特征是通过二氧化碳、甲烷、氩气和氧气的混合气体将氧化锆‑碳化锆颗粒的前躯体混合粉末吹入灰铸铁熔体中，在吹入的过程中产生自蔓延燃烧合成反应，通过反应生成超细氧化锆‑碳化锆增强颗粒，将银粉末和铜粉末与碳化钨‑碳化硅颗粒增强耐热灰铸铁熔体按质量百分比为1:99的比例进行添加熔炼，再经过机械化混合搅拌、变质处理、精炼、浇注，获得铸锭通过高压扭转剧烈塑性变形得到具有抗菌性能的氧化锆‑碳化锆颗粒增强耐热高强度灰铸铁材料；（a）灰铸铁基体材料的化学成分及重量百分比为为：C：2.6‑3.0，Mn：0.8‑1.3，Ni：1‑1.5，Cr：0.2‑0.4，P：0.01‑0.05，S：0.03‑0.15，Cu：0.2‑0.8，Sn：0.01‑0.1；（b）混合气体中各组分的体积配比为甲烷（8‑45）：氩气（8‑35）：氧气（8‑35）：二氧化碳（8‑70）；混合气体的压力为0.05‑0.3MPa，气体流量0.02‑0.15m3/min；（c）氧化锆‑碳化锆颗粒的前躯体混合制备方法：将纳米尺寸的氧化锆粉末、无水乙醇和纳米尺寸的活性炭粉末搅拌均匀,通过超声振荡处理5分钟‑50分钟后，后转移到坩埚中,然后在真空炉中1550‑1800℃高温煅烧下并保温3小时,随炉冷却然后研磨;最后得到平均颗粒度为40纳米‑100纳米的超细氧化锆粉末和碳化锆前驱体粉末；（d）超细氧化锆粉末和碳化锆颗粒的前驱体粉末加入量为合金熔体重量的5%；（e）向热灰铸铁熔体中所添加的银粉末和铜粉末是通过机械化球磨法24小时获得的平均微粒度为40纳米‑100纳米的微粒。