本發明涉及一種灰鑄鐵用變質劑，具體涉及一種鎳鈦鉻-硅鐵合金負載納米氧化鈦-氮化硅的灰鑄鐵用復合變質劑及其制備方法。
背景技術：
：灰鑄鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵，也是在工業生產中被應用最廣的一類鑄鐵，其具有良好的鑄造性能，同時在減振、耐磨、切削加工以及缺口敏感性等方面表現優異，但是由于灰鑄鐵中的片狀石墨對基體割裂嚴重，使其力學性能表現較差，提高灰鑄鐵的強度也是行業中急需解決的問題。目前提高灰鑄鐵強度的主要方法是在熔煉過程中加入一定量的鉻、鉬、鎳、銅以及稀土等合金元素作為變質劑，以細化晶核，增加晶核數量，從而提高組織強度，這種方法雖然能夠改善灰鑄鐵的強度，但是原料利用率低，生產成本高等因素的制約；近年來還興起利用納米材料作為變質劑，可以大量的增加熔體內晶核數量，同時細化晶粒，提高組織的致密度，然而由于納米材料的結構特點，其在熔體中的分散性差，容易漂浮，需要輔助專門的噴射裝置，提高了生產成本。技術實現要素：本發明的目的在于，制備一種由納米材料與合金元素混合負載的新型變質劑，減少貴重合金元素的使用量，同時簡單無損的改善納米材料在熔體中分散性，提高各原料的利用率，達到改善灰鑄鐵力學性能的目的，為了實現上述目的，本發明提供一種鎳鈦鉻-硅鐵合金負載納米氧化鈦-氮化硅的灰鑄鐵用復合變質劑及其制備方法，采用的技術方案如下：一種鎳鈦鉻-硅鐵合金負載納米氧化鈦-氮化硅的灰鑄鐵用復合變質劑及其制備方法，其特征在于，該變質劑由以下重量份的原料制成：鎳粉2-3、納米氮化硅2-3、納米氧化鈦1-2、鉻粉1-2、鈦鐵礦粉2-3、硅含量為45%的硅鐵粉4-6、膨脹石墨粉3-5、硅酸鎂鋁0.2-0.3、濃度為5-8%的乙醇水溶液20-25、助劑0.4-0.5。所述的助劑由以下重量份的原料制成：鉀長石2-3、鋰礦渣1-3、釔基稀土孕育劑2-3、磷酸硼0.5-0.8、納米碳纖維2-3、木質素磺酸鈉1-2、有機膨潤土2-3、水15-20，制備方法為：先將木質素磺酸鈉、有機膨潤土投水中，充分攪拌混合40-50min，制成活化液備用，隨后將鉀長石、鋰礦渣粉碎，過80-120目篩，篩下物投入活化液中研磨1-2h，得活化鉀長石-鋰礦渣均漿，最后再將其它剩余成分加入到活化均漿中，攪拌混合2-3h，即得摻雜納米碳纖維的復合增強孕育助劑。所述的一種鎳鈦鉻-硅鐵合金負載納米氧化鈦-氮化硅的灰鑄鐵用復合變質劑的制備方法為：（1）先將鎳粉、鉻粉、鈦鐵礦粉、硅鐵粉混合均勻后投入電爐中，熔融后澆注成型，隨后將所得合金破碎，過300-400目篩，得合金粉備用；（2）將納米氮化硅、納米氧化鈦與膨脹石墨粉混合，投入10-15重量份的乙醇水溶液中，攪拌混合均勻后將漿料進行密閉球磨處理，球磨2-3h后，所得漿料高速攪拌混合12-15h，得膨脹石墨負載納米鈦-鐵氧化物漿料備用；（3）將步驟（1）所得的合金微粉、步驟（2）所得漿料與其它剩余成分混合，在密閉環境中進行二次攪拌，將混合漿料高速攪拌混合15-18h后熱風干燥，完全除去水份，破碎成細粉狀，即得。與現有技術相比，本發明復合變質劑將以高熔點、高比表面積的膨脹石墨粉負載的納米氮化硅、納米氧化鈦粉體與鎳鈦鉻-硅鐵合金粉相互粘結負載，制得一種性能穩定的變質劑，其中的納米材料在鑄鐵熔液中具有良好的分散性和熱穩定性，納米粉體彌散到熔液中能誘導晶核形成，形成高強度的晶體組織；該變質劑加入鐵水中能快速熔入，促進了石墨化過程，改變石墨形狀，細化鑄鐵結構，成品的硬度、沖擊韌性均得到提升，且較之傳統變質劑使用更為高效便捷，生產成本也得到降低。具體實施方式實施例本實施例變質劑由以下重量份原料制成：鎳粉3、納米氮化硅3、納米氧化鈦2、鉻粉2、鈦鐵礦粉3、硅含量為45%的硅鐵粉5、膨脹石墨粉4、硅酸鎂鋁0.3、濃度為5%的乙醇水溶液22、助劑0.5。所述的助劑由以下重量份的原料制成：鉀長石2、鋰礦渣2、釔基稀土孕育劑2.5、磷酸硼0.6、納米碳纖維3、木質素磺酸鈉1.8、有機膨潤土3、水18，制備方法為：先將木質素磺酸鈉、有機膨潤土投水中，充分攪拌混合45min，制成活化液備用，隨后將鉀長石、鋰礦渣粉碎，過100目篩，篩下物投入活化液中研磨1.5h，得活化鉀長石-鋰礦渣均漿，最后再將其它剩余成分加入到活化均漿中，攪拌混合2.5h，即得摻雜納米碳纖維的復合增強孕育助劑。所述的一種鎳鈦鉻-硅鐵合金負載納米氧化鈦-氮化硅的灰鑄鐵用復合變質劑的制備方法為：（1）先將鎳粉、鉻粉、鈦鐵礦粉、硅鐵粉混合均勻后投入電爐中，熔融后澆注成型，隨后將所得合金破碎，過300目篩，得合金粉備用；（2）將納米氮化硅、納米氧化鈦與膨脹石墨粉混合，投入14重量份的乙醇水溶液中，攪拌混合均勻后將漿料進行密閉球磨處理，球磨3h后，所得漿料高速攪拌混合14h，得膨脹石墨負載納米鈦-鐵氧化物漿料備用；（3）將步驟（1）所得的合金微粉、步驟（2）所得漿料與其它剩余成分混合，在密閉環境中進行二次攪拌，將混合漿料高速攪拌混合18h后熱風干燥，完全除去水份，破碎成細粉狀，即得。本實施例以HT200為例，使用方法為：在HT200制造過程中使用包底沖入法分別加入0.55wt%、0.65wt%、0.85wt%的變質劑，變質處理后的鑄液澆注出試樣，試樣尺寸均為Φ30mm×300mm，且分別標記為1、2、3，這三種不同變質劑含量的試樣各自力學性能測試結果如下：編號123抗拉強度245MPa278MPa308MPa當前第1頁1 2 3