一種Fe90/WC合金粉末及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種Fe90/WC合金粉末及其制備方法，屬于鐵基合金粉末技術領域，該粉末由Fe90粉末和WC粉末配比而得，WC粉末在合金粉末中所占質量百分比為3％～20％，余量為Fe90粉末，Fe90粉末按照所占質量百分比包括1.1％的Si、1.6％的B、13.6％Cr、0.815％的C，余量為Fe，制備時，按照Fe90粉末和WC粉末的各自比例進行稱量，將稱量后的兩種粉末進行混合并攪拌，攪拌后置于100?110℃環境中1小時進行烘干，烘干后的粉末即為Fe90/WC合金粉末。該合金粉末不僅成本較低，而且相比于現有的鐵基合金粉末，耐磨性得到了顯著提高，使用該粉末作為磨損面的設備，耐磨性好，摩擦損耗小，使用壽命較長。
【專利說明】
一種Fe90/WC合金粉末及其制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于鐵基合金粉末技術領域，具體涉及一種Fe90/WC合金粉末及其制備方法。
【背景技術】
[0002]我國早期的堆焊合金材料是在國外鈷基、鎳基合金的研究基礎上發展而來的，由于我國鈷、鎳資源的匱乏且價格昂貴，鈷基、鎳基合金的研究和使用受到了限制，鐵基以及復合粉末應運而生，常見的鐵基合金有Fe-Cr-C體系，Fe-Cr-B-S1-C體系，Fe-N1-Cr-Mo-S1-C體系等。
[0003]總體來講，雖然鐵基合金的耐磨性和高溫性能不及鈷基、鎳基合金，但由于成本低廉，因此受到了廣大科研人員的重視，如何通過元素改性來提高鐵基合金的性能是當前一大研究熱點。
[0004]目前，人們對通過添加不同的元素來改變鐵基合金性能的研究較多，如添加Nb元素、WC顆粒等，其中，關于WC顆粒對鐵基合金粉末性能影響的研究相對較少，而材料的力學性能與材料的配比有著密切的關系，因此，WC顆粒的含量對鐵基合金粉末的相關性能是值得去研究的一個方向。
【發明內容】
[0005]本發明克服了現有技術存在的缺點，提供了一種Fe90/WC合金粉末，該粉末既具有鐵基合金粉末相對于鈷基、鎳基合金成本低廉的優點，還具備與鈷基、鎳基合金同等級甚至更優的耐磨性。
[0006]本發明的具體技術方案是:
[0007]一種Fe90/WC合金粉末，該合金粉末包括Fe90粉末和WC粉末，關鍵點是，所述的WC粉末在合金粉末中所占質量百分比為3%?20%。
[0008]所述的WC粉末在合金粉末中所占質量百分比為1%。
[0009]所述的WC粉末在合金粉末中所占質量百分比為8%。
[0010]所述的WC粉末在合金粉末中所占質量百分比為13%。
[0011 ]所述的Fe90粉末的組成成分按照所占質量百分比包括0.9%?1.3%的S1、1.4%?1.8% 的B、13.2%?14%Cr、0.7%?0.9% 的C，余量為Fe。
[0012]所述的Fe90粉末的組成成分按照所占質量百分比包括1.1%的S1、1.6%的B、13.6%Cr、0.815% 的 C，余量為 Fe。
[0013]所述的Fe90粉末的粒徑為90?ΙΙΟμπι。
[0014]所述的WC粉末的粒徑為5?ΙΟμπι。
[0015]如上所述的Fe90/WC合金粉末的制備方法，關鍵點是，所述的制備方法包括以下步驟:
[0016]A、攪拌
[0017]將Fe90粉末和WC粉末按照其在合金粉末中的質量百分比進行稱量，WC粉末所占質量百分比為3%?20%，余量為Fe90粉末，然后將兩者進行混合并攪拌3?7小時；
[0018]B、烘干
[0019]將混合粉末置于100-110 °C環境中0.8?I.5小時。
[0020]本發明的有益效果是:本發明中的Fe90/WC合金粉末通過Fe90粉末和WC粉末的配比關系來改變鐵基合金的力學性能，該Fe90/WC合金粉末的耐磨性能接近甚至超過鈷基、鎳基合金的耐磨強度，能夠應用于鈷基、鎳基合金所應用的磨損場合，并且該合金粉末還具備鐵基合金成本低廉的固有特點，相比于鈷基、鎳基合金的昂貴成本，本發明中的Fe90/WC合金粉末更能夠得到認可。
【具體實施方式】
[0021]本發明涉及一種Fe90/WC合金粉末及其制備方法，該合金粉末包括Fe90粉末和WC粉末，所述的WC粉末在合金粉末中所占質量百分比為3 %?20%，余量為Fe90粉末，所述的Fe90粉末的組成成分按照所占質量百分比包括0.9%?1.3%的S1、1.4%?1.8%的B、13.2%?14%0、0.7%?0.9%的(:，余量為?6，將上述成分的？690粉末和￥(:粉末進行混合配比從而制備Fe90/WC合金粉末。
[0022]實施例1，所述的Fe90粉末的組成成分按照所占質量百分比包括1.1%的31、1.6%的B、13.6%Cr、0.815%的C，余量為Fe，Fe90粉末的粒徑為10ym，WC粉末的粒徑為8μπι，以上組成成分的Fe90/WC合金粉末的制備方法包括以下步驟:
[0023]A、攪拌
[0024]將Fe90粉末和WC粉末按照其在合金粉末中的質量百分比進行稱量，WC粉末所占質量百分比為10%，余量為Fe90粉末，然后將兩者先通過人工攪拌混合，再利用混料機將混合粉末進行攪拌4小時；
[0025]B、烘干
[0026]將混合粉末置于105°C的恒溫箱中I小時，烘干結束后得到Fe90/WC合金粉末。
[0027]對Fe90/WC合金粉末進行耐磨性能測試，利用等離子噴焊技術將Fe90/WC合金粉末噴涂在磨損面上，在45號鋼棒圓柱表面噴涂4mm厚的Fe90/WC合金粉末噴焊層，噴焊層表面粗糙度Ra = 12.5，對圓柱體噴焊層進行加載旋轉磨損，摩擦磨損時，轉速為220r/min，施加載荷為40kg，噴焊層表面較其他配比下的噴焊層表層的耐磨性好，在以上摩擦磨損工況下，以鎳基合金(Ni60)作為噴焊層的平均磨損量為55.4mg;當鐵基合金粉末作為噴焊層時，如果不添加WC顆粒，噴焊層的平均磨損量為70.6mg，當鐵基合金粉末中WC顆粒含量為3 %時，噴焊層的平均磨損量為60.3mg，當鐵基合金粉末中WC顆粒含量為5%時，噴焊層的平均磨損量為49mg，當鐵基合金粉末中WC顆粒含量為8%時，噴焊層的平均磨損量為40mg，當鐵基合金粉末中WC顆粒含量為10%時，噴焊層的平均磨損量為24.3mg，當鐵基合金粉末中WC顆粒含量為13%時，噴焊層的平均磨損量為38mg，由以上可知，當WC顆粒在合金粉末中所占質量百分比為1 %時，Fe90/WC合金粉末的耐磨性最好。
[0028]實施例2，作為Fe90/WC合金粉末的另一種配比比例，WC顆粒在合金粉末中所占質量百分比為8%，將Fe90粉末和WC粉末按照比例稱量好后，依次進行混合、攪拌和烘干，最終得到的Fe90/WC合金粉末耐磨性較好，且優于鈷基、鎳基合金的耐磨強度。
[0029]實施例3，作為Fe90/WC合金粉末的另一種配比比例，WC顆粒在合金粉末中所占質量百分比為13%，將Fe90粉末和WC粉末按照比例稱量好后，依次進行混合、攪拌和烘干，最終的得到的Fe90/WC合金粉末耐磨性較好，且優于鈷基、鎳基合金的耐磨強度。
[0030]鐵基合金粉末中的不同粉末通常選用粒徑相近的合金粉末進行混合，但是由于Fe90合金粉末松裝密度與WC顆粒松裝密度相差較大，如果選擇相近粒徑，會影響粉末混合的均勻性，粉末混合不均會影響噴焊層的微觀組織從而影響噴焊層的力學性能，因此，本發明中選用粒徑為90?I ΙΟμπι的商用Fe90合金粉末，選用粒徑為5?1ym的WC顆粒，雖然Fe90合金粉末與WC顆粒粒徑相差較大，但是在混合的過程中WC顆粒可以更好的吸附在Fe90合金粉末上，形成良好的包裹，從而提高了混合的均勻性，WC顆粒粒徑如果太小會導致合金粉末整體流動性變差，WC顆粒粒徑太大，吸附效果差，粉末混合均勻性差，考慮到合金粉末的整體流動性，WC顆粒粒徑確定以后，WC顆粒的含量必然會影響到合金粉末的整體流動性，所以WC顆粒的含量控制在20%以內。
[0031 ]本發明將現有的鐵基合金粉末中WC顆粒所占比例進彳丁調整，大大提尚了鐵基合金粉末的力學性能，尤其是耐磨強度，使得該鐵基合金粉末能夠在耐磨性能上達到甚至優于鈷基、鎳基合金，而其成本又相對較為低廉，因此能夠實際應用于相關領域，成本投入低，耐磨效果好，適用于鈷、鎳金屬產量較低的國情，鈷、鎳金屬在高精尖科技中應用較多，尤其是國防科技中使用較為廣泛，因此，使用本發明中的合金粉末，能夠為高精尖科技儲備更多的鈷、鎳金屬，有利于國家的科技發展和國防穩固。
【主權項】
1.一種Fe90/WC合金粉末，該合金粉末包括Fe90粉末和WC粉末，其特征在于:所述的WC粉末在合金粉末中所占質量百分比為3%?20%。2.根據權利要求1所述的一種Fe90/WC合金粉末，其特征在于:所述的WC粉末在合金粉末中所占質量百分比為10%。3.根據權利要求1所述的一種Fe90/WC合金粉末，其特征在于:所述的WC粉末在合金粉末中所占質量百分比為8%。4.根據權利要求1所述的一種Fe90/WC合金粉末，其特征在于:所述的WC粉末在合金粉末中所占質量百分比為13%。5.根據權利要求1所述的一種Fe90/WC合金粉末，其特征在于:所述的Fe90粉末的組成成分按照所占質量百分比包括0.9%?1.3%的S1、1.4%?1.8%的B、13.2%?14%Cr、0.7%?0.9%的C，余量為Fe。6.根據權利要求1所述的一種Fe90/WC合金粉末，其特征在于:所述的Fe90粉末的組成成分按照所占質量百分比包括1.1 %的S1、1.6 %的B、13.6 % Cr、0.815 %的C，余量為Fe。7.根據權利要求1所述的一種Fe90/WC合金粉末，其特征在于:所述的Fe90粉末的粒徑為90?IlOym08.根據權利要求1所述的一種Fe90/WC合金粉末，其特征在于:所述的WC粉末的粒徑為5?1um09.如權利要求1所述的Fe90/WC合金粉末的制備方法，其特征在于，所述的制備方法包括以下步驟: A、攪拌 將Fe90粉末和WC粉末按照其在合金粉末中的質量百分比進行稱量，WC粉末所占質量百分比為3%?20%，余量為Fe90粉末，然后將兩者進行混合并攪拌3?7小時； B、烘干 將混合粉末置于100-110 °C環境中0.8?1.5小時。
【文檔編號】B22F1/00GK105880582SQ201610224729
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月12日
【發明人】朱浩, 王彥紅, 趙熠朋, 周士朝
【申請人】石家莊鐵道大學