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合肥開爾納米能源科技股份有限公司—官網
納米粉體規?;a的世界領先者

公司采用先進的等離子氣相合成法,實現了納米粉體規?;a,可年產1000噸納米陶瓷粉體材料。

納米氮化鈦在合金上的應用

一、納米氮化鈦在合金上的應用

1、納米合金變質劑晶粒細化的機理

  納米合金變質劑具有高硬度、耐高溫、粒度小和分散好的特點。表面ZETA電位:-18.0mV,與金屬具有非常優秀的結合力。在鋼水結晶過程中成為晶核相,大大增加成晶數量和減少晶粒尺寸。達到細化合金晶粒的效果,改善合金性能的目的。晶粒越細,單位體積內的晶粒界面越多,由于晶界間原子排列比晶粒內部的排列更加紊亂,因而位錯密度較高,致使晶界對正常晶格的滑移位錯產生纏結,不易穿過晶界繼續滑移,變形抗力增大,表現為強度提高。

  納米晶合金打破了常規合金生產中的一些定律,即硬度提高必然伴隨韌性下降的結論,對于小尺寸晶粒,納米合金變質劑的高表面活性可以使晶粒以較快速度合并,使晶粒尺寸增大和晶粒與晶粒合并的驅動力同時減小。在合金中形成晶須結構,明顯提高合金硬度及韌性。

  納米合金變質劑彌散強化的機理是彌散強化:一種通過在均勻材料中加入硬質顆粒的一種材料的強化手段。研究了機械合金化過程中納米合金變質劑顆粒形貌、尺寸的變化,以及增強相的含量對復合材料抗拉強度、硬度及顯微結構的影響。結果表明, 納米合金變質劑對于鐵是一種有效的增強相,當納米合金變質劑的質量百分含量為0.1%時,強化效果較佳,抗拉強度可達495MPa,性能較優。

2、納米合金變質劑特點:

  大幅度的降低能耗,達到節能的效果;細化晶粒,增強合金的韌性和硬度減少一定的稀貴金屬用量。(例:鉻,鉬,鎳,釩等)合金中形成晶須結構,明顯增加合金韌性能在不增加生產成本情況下同時大幅度提高的產品性能。

3、項目實驗性能

 

                                     性能指標及金相圖

3、參與前期納米合金變質劑的應用的企業有(排名不分先后)

   廣州有色金屬研究院

   天津立鑫晟精細鑄造有限公司

   合肥水泥研究設計院設備及金屬材料工程公司

   寧國東盛耐磨材料有限公司

   銅陵有色金神耐磨材料有限責任公司

   銅陵市明誠鑄造有限責任公司

   合肥水泥研究設計院

   鞍山永信耐磨合金鑄件有限公司

   山西中條山建筑有限公司機電設備制造安裝分公司

   上海海軍廠慈溪鋼廠

   上海東佳鑄鍛廠

   徐州中通機械公司

綜合上述公司的前期的試驗結果顯示,納米合金變質劑對于鐵是一種有效的增強相,各項指標普遍都提高了三度以上。據了解目前這些企業中絕大部分已經進入中試,距大規模的應用也只是時間長短的問題。

 

二、納米合金變質劑在鋼鐵中的應用

1、納米合金變質劑晶粒細化的機理

納米合金變質劑具有高硬度、耐高溫、粒度小和分散好的特點。表面ZETA電位:-18.0mV,與金屬具有非常優秀的結合力。在鋼水結晶過程中成為晶核相,大大增加成晶數量和減少晶粒尺寸。達到細化合金晶粒的效果,改善合金性能的目的。晶粒越細,單位體積內的晶粒界面越多,由于晶界間原子排列比晶粒內部的排列更加紊亂,因而位錯密度較高,致使晶界對正常晶格的滑移位錯產生纏結,不易穿過晶界繼續滑移,變形抗力增大,表現為強度提高。

納米晶合金打破了常規合金生產中的一些定律,即硬度提高必然伴隨韌性下降的結論,對于小尺寸晶粒,納米合金變質劑的高表面活性可以使晶粒以較快速度合并,使晶粒尺寸增大和晶粒與晶粒合并的驅動力同時減小。在合金中形成晶須結構,明顯提高合金硬度及韌性。

2、納米合金變質劑彌散強化的機理

  彌散強化:一種通過在均勻材料中加入硬質顆粒的一種材料的強化手段,研究了機械合金化過程中納米合金變質劑顆粒形貌、尺寸的變化,以及增強相的含量對復合材料抗拉強度、硬度及顯微結構的影響。結果表明, 納米合金變質劑對于鐵是一種有效的增強相,當納米合金變質劑的質量百分含量為0.1%時,強化效果較佳,抗拉強度可達495MPa,性能較優。

3、納米合金變質劑晶特點

細化晶粒,增強合金的韌性和硬度

減少一定的稀貴金屬用量。(例:鉻,鉬,鎳,釩等)

合金中形成晶須結構,明顯增加合金韌性

4、性能指標及金相圖

 

 

 

5、成功案例:

S250板錘(高鉻,添加量為450公斤加入50克)

 

Cr26(錳鋼系列、空白樣)

Cr26(空白樣  

 

Cr26(加變質劑)

試驗表明:晶枝明顯打斷,晶粒達到細化效果。 

 

 

 

  

綜上所述納米合金變質劑使合金的各項力學性能同時得到提高。此項工藝技術可廣泛應用于金屬冶煉、陶瓷燒結、粉末冶金等行業,在為企業節約大量的成本同時也提高產品的品質,所產生的經濟和社會效益將非??捎^。


 

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