CN115786821A - 一种耐磨耐高温阀门及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了冶金制造领域的一种耐磨耐高温阀门及其制备方法，所述阀门包括：C：0.1～0.5份；ZrBiSe：10～18份；Ni：8～16份；Si：0.8～1.6份；Mn：0.6～1.3份；Cr：15～24份；Ti：0.5～1.5份；V：0.1～0.5份；Hf：0.6～1份；Ta：0.3～0.8份；Zn：0.1～0.5份；Mo：0.1～1.0份；Al：0.5～1.5份；P：≤0.05份；S：≤0.05份；其余为Fe；本发明通过制备ZrBiSe材料，形成稳定的极性结构，实现了耐磨性和抗氧化性；加入Ti、V、Hf和Ta，进一步实现了耐高温；使用放电等离子烧结工艺，实现了耐磨耐腐蚀性。
Description
技术领域
本发明属于冶金制造领域，具体是指一种耐磨耐高温阀门及其制备方法。
背景技术
阀门是用来开闭管路、控制流向、调节和控制输送介质的参数（温度、压力和流量）的管路附件，根据其功能，可分为关断阀、止回阀、调节阀等。
阀门可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动，阀门根据材质还分为铸铁阀门，铸钢阀门，不锈钢阀门（201、304、316等），铬钼钢阀门，铬钼钒钢阀门，双相钢阀门，塑料阀门，非标订制阀门等，因此要求阀门具有良好的耐高温耐磨和腐蚀疲劳抗力性能，以保证阀门能够长期正常使用，而现有技术存在以下问题：
制备耐磨耐高温阀门与发达国家相比起步较晚，所以目前我国制备的阀门耐高温效果较差，使用寿命较短；同时，由于技术落后导致制作成本较高，受热破坏分解后阀门原材料腐蚀比较严重；现有技术虽能高效的制备出耐磨耐高温阀门，然而耐高温能力和耐磨性能较差，力学性能和抗氧化效果也不理想，实际应用受到严重限制，故对于全面提升耐磨耐高温阀门的性能问题迫在眉睫；针对耐磨耐高温阀门的性能主要是存在以下问题：高温承受点较低、耐磨耐腐蚀性较差和抗拉性能差；目前一些现有技术对耐磨耐高温阀门的改良，虽然可以提高耐磨耐腐蚀性，然而高温承受点和抗拉性能也随之降低，因此无法实现既要耐高温和高抗拉性能，又能提高耐磨耐腐蚀性。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种耐磨耐高温阀门及其制备方法，现有阀门具有不耐高温、耐磨耐腐蚀性较差的问题，本发明通过制备ZrBiSe材料，利用ZrBiSe材料通过范德瓦尔斯相互作用堆叠在一起形成独特的极性结构，由凝聚的三角棱柱Zr9簇组成，通过间隙Bi/Se原子稳定，剩余的Bi和Se原子分别位于扩展团簇网络的单帽和双帽三角棱形Zr7和Zr8簇中，实现了阀门的耐磨耐腐蚀性和抗氧化性；同时，加入了Ti、V、Hf和Ta过渡金属元素，提高了阀门的熔点，使其实现了耐高温的性能，同时在熔炼中进行第二相强化，阻碍位错的发生，进一步提高阀门的性能；本发明中加入Zn和Al元素，可以提高阀门的耐高温硬度及热性能；本发明中加入Cr和Ti元素，使阀门具有良好的耐高温氧化和耐腐蚀性，提高了阀门的淬透性和热性能，在高温时保持足够的强度和低的冷脆性；本发明在现有技术制备阀门的基础上，使用并优化了SPS放电等离子烧结工艺，提高了阀门原材料的致密度，实现了良好的耐磨耐腐蚀性；该发明提供的阀门制备技术具备可施行性，制备操作方法简单，制备成本低廉，可以实现大规模生产。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：本发明提供了一种耐磨耐高温阀门及其制备方法，所述阀门包括下述重量份配比的原料：
C：0.1～0.5份；ZrBiSe：10～18份；Ni：8～16份；Si：0.8～1.6份；Mn：0.6～1.3份；Cr：15～24份；Ti：0.5～1.5份；V：0.1～0.5份；Hf：0.6～1份；Ta：0.3～0.8份；Zn：0.1～0.5份；Mo：0.1～1.0份；Al：0.5～1.5份；P：≤0.05份；S：≤0.05份；其余为Fe。
优选地，所述阀门包括下述重量份配比的原料：
C：0.2～0.4份；ZrBiSe：12～16份；Ni：10～15份；Si：1～1.5份；Mn：0.8～1.2份；Cr：16～23份；Ti：0.8～1.2份；V：0.2～0.5份；Hf：0.6～0.8份；Ta：0.4～0.6份；Zn：0.2～0.4份；Mo：0.4～0.8份；Al：0.6～1.4份；P：≤0.04份；S：≤0.04份；其余为Fe。
进一步地，所述ZrBiSe粉末为ZrBi2和ZrSe2呈质量比1：1混合，所述ZrBi2为Zr粉和Bi粉呈质量比2：1熔炼，所述ZrSe2为Zr粉和Se粉呈质量比2：1熔炼，所述Zr粉浓度为99.95%，粒径为50～100微米，所述Bi粉浓度为99.99%，粒径为100～200微米，所述Se粉浓度为99.99%，粒径为100～200微米。
进一步地，所述阀门的制备方法包括如下步骤：
步骤一：制备ZrBiSe粉末；
步骤二：将制备的ZrBiSe粉末与其他原料进行按比例充分混合并密封定型；
步骤三：将步骤二中所述充分混合并密封定型的粉末进行SPS放电等离子烧结；
步骤四：将步骤三中所述SPS放电等离子烧结的产物进行电弧熔炼处理；
步骤五：将步骤四中所述电弧熔炼处理的产物进行淬火处理，然后在室温下空冷；
步骤六：将步骤五中所述淬火处理的产物进行回火处理，得到所述耐磨耐高温阀门合金材料。
进一步地，所述SPS放电等离子烧结条件如下：所述烧结温度为1800～1900摄氏度，所述烧结压力为7.9～8.7千牛顿，所述烧结时间为5～10分钟。
进一步地，所述电弧熔炼处理的熔炼温度为1500～2000摄氏度。
进一步地，所述淬火处理的温度为750～800摄氏度，保温时间为5～6小时。
进一步地，所述回火处理的温度为300～400摄氏度，保温时间为2～3小时。
进一步地，所述阀门中C的浓度为98%，粒径为50～100微米，所述阀门中Ni的浓度为99.5%，粒径为50～80微米，所述阀门中Si的浓度为99.9%，粒径为20～40微米，所述阀门中Mn的浓度为99.8%，粒径为50～100微米，所述阀门中Cr的浓度为99.95%，粒径为100～300微米，所述阀门中Ti的浓度为99.8%，粒径为100～150微米，所述阀门中V的浓度为99.9%，粒径为100～150微米，所述阀门中Hf的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，所述阀门中Ta的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，所述阀门中Zn的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，所述阀门中Mo的浓度为99.5%，粒径为10～50微米，所述阀门中Al的浓度为99.95%，粒径为10～50微米，所述阀门中P的浓度为98.5%，粒径为50～150微米，所述阀门中S的浓度为99.95%，粒径为50～100微米，所述阀门中Fe的浓度为99.99%，粒径为100～200微米。
小时采用上述结构本发明取得的有益效果如下：
（1）本发明通过制备ZrBiSe材料，利用ZrBiSe材料通过范德瓦尔斯相互作用堆叠在一起形成独特的极性结构，由凝聚的三角棱柱Zr9簇组成，通过间隙Bi/Se原子稳定，剩余的Bi和Se原子分别位于扩展团簇网络的单帽和双帽三角棱形Zr7和Zr8簇中，实现了阀门的耐磨耐腐蚀性和抗氧化性；
（2）加入了Ti、V、Hf和Ta过渡金属元素，提高了阀门的熔点，使其实现了耐高温的性能，同时在熔炼中进行第二相强化，阻碍位错的发生，进一步提高阀门的性能；
（3）本发明中加入Zn和Al元素，可以提高阀门的耐高温硬度及热性能；；
（4）本发明中加入Cr和Ti元素，使阀门具有良好的耐高温氧化和耐腐蚀性，提高了阀门的淬透性和热性能，在高温时保持足够的强度和低的冷脆性；
（5）对现有技术制备阀门的基础上，使用并优化了SPS放电等离子烧结工艺，提高了阀门原材料的致密度，实现了良好的耐磨耐腐蚀性；
（6）该发明提供的阀门制备技术具备可施行性，制备操作方法简单，制备成本低廉，可以实现大规模生产。
附图说明
图1为本发明中实施例4制备阀门的SEM扫描电镜图；
图2为本发明中实施例4制备阀门的SPS放电等离子烧结工艺流程图。
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中，如无特别说明的原料或处理技术，则表明其均为本领域的常规市售原料或常规处理技术。
实施例1
本发明提供了一种耐磨耐高温阀门及其制备方法，阀门包括下述重量份配比的原料：
C：0.2份；ZrBiSe：12份；Ni：10份；Si：1份；Mn：0.8份；Cr：16份；Ti：0.8份；V：0.2份；Hf：0.6份；Ta：0.4份；Zn：0.2份；Mo：0.4份；Al：0.6份；P：0.01份；S：0.01份；其余为Fe。
其中，ZrBiSe粉末为ZrBi2和ZrSe2呈质量比1：1混合，ZrBi2为Zr粉和Bi粉呈质量比2：1熔炼，ZrSe2为Zr粉和Se粉呈质量比2：1熔炼，Zr粉浓度为99.95%，粒径为50～100微米，Bi粉浓度为99.99%，粒径为100～200微米，Se粉浓度为99.99%，粒径为100～200微米。
其中，阀门中C的浓度为98%，粒径为50～100微米，阀门中Ni的浓度为99.5%，粒径为50～80微米，阀门中Si的浓度为99.9%，粒径为20～40微米，阀门中Mn的浓度为99.8%，粒径为50～100微米，阀门中Cr的浓度为99.95%，粒径为100～300微米，阀门中Ti的浓度为99.8%，粒径为100～150微米，阀门中V的浓度为99.9%，粒径为100～150微米，阀门中Hf的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，阀门中Ta的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，阀门中Zn的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，阀门中Mo的浓度为99.5%，粒径为10～50微米，阀门中Al的浓度为99.95%，粒径为10～50微米，阀门中P的浓度为98.5%，粒径为50～150微米，阀门中S的浓度为99.95%，粒径为50～100微米，阀门中Fe的浓度为99.99%，粒径为100～200微米。
其中，阀门的制备方法包括如下步骤：
步骤一：制备ZrBiSe粉末；
步骤二：将制备的ZrBiSe粉末与其他原料进行按比例充分混合并密封定型；
步骤三：将步骤二中所述充分混合并密封定型的粉末进行SPS放电等离子烧结；
步骤四：将步骤三中所述SPS放电等离子烧结的产物进行电弧熔炼处理；
步骤五：将步骤四中所述电弧熔炼处理的产物进行淬火处理，然后在室温下空冷；
步骤六：将步骤五中所述淬火处理的产物进行回火处理，得到所述耐磨耐高温阀门合金材料。
其中，SPS放电等离子烧结条件如下：烧结温度为1800摄氏度，烧结压力为7.9千牛顿，烧结时间为5分钟。
其中，电弧熔炼处理的熔炼温度为1500摄氏度。
其中，淬火处理的温度为750摄氏度，保温时间为5小时。
其中，回火处理的温度为300摄氏度，保温时间为2小时。
实施例2
本发明提供了一种耐磨耐高温阀门及其制备方法，阀门包括下述重量份配比的原料：
C：0.25份；ZrBiSe：13份；Ni：11份；Si：1.1份；Mn：0.9份；Cr：17份；Ti：0.9份；V：0.3份；Hf：0.65份；Ta：0.45份；Zn：0.25份；Mo：0.5份；Al：0.8份；P：0.02份；S：0.02份；其余为Fe。
其中，ZrBiSe粉末为ZrBi2和ZrSe2呈质量比1：1混合，ZrBi2为Zr粉和Bi粉呈质量比2：1熔炼，ZrSe2为Zr粉和Se粉呈质量比2：1熔炼，Zr粉浓度为99.95%，粒径为50～100微米，Bi粉浓度为99.99%，粒径为100～200微米，Se粉浓度为99.99%，粒径为100～200微米。
其中，阀门中C的浓度为98%，粒径为50～100微米，阀门中Ni的浓度为99.5%，粒径为50～80微米，阀门中Si的浓度为99.9%，粒径为20～40微米，阀门中Mn的浓度为99.8%，粒径为50～100微米，阀门中Cr的浓度为99.95%，粒径为100～300微米，阀门中Ti的浓度为99.8%，粒径为100～150微米，阀门中V的浓度为99.9%，粒径为100～150微米，阀门中Hf的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，阀门中Ta的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，阀门中Zn的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，阀门中Mo的浓度为99.5%，粒径为10～50微米，阀门中Al的浓度为99.95%，粒径为10～50微米，阀门中P的浓度为98.5%，粒径为50～150微米，阀门中S的浓度为99.95%，粒径为50～100微米，阀门中Fe的浓度为99.99%，粒径为100～200微米。
其中，合金的制备方法包括如下步骤：
步骤一：制备ZrBiSe粉末；
步骤二：将制备的ZrBiSe粉末与其他原料进行按比例充分混合并密封定型；
步骤三：将步骤二中所述充分混合并密封定型的粉末进行SPS放电等离子烧结；
步骤四：将步骤三中所述SPS放电等离子烧结的产物进行电弧熔炼处理；
步骤五：将步骤四中所述电弧熔炼处理的产物进行淬火处理，然后在室温下空冷；
步骤六：将步骤五中所述淬火处理的产物进行回火处理，得到所述耐磨耐高温阀门合金材料。
其中，SPS放电等离子烧结条件如下：烧结温度为1820摄氏度，压力为8.2千牛顿，烧结时间为6分钟。
其中，电弧熔炼处理的熔炼温度为1600摄氏度。
其中，淬火处理的温度为760摄氏度，保温时间为5.2小时。
其中，回火处理的温度为320摄氏度，保温时间为2.2小时。
实施例3
本发明提供了一种耐磨耐高温阀门及其制备方法，阀门包括下述重量份配比的原料：
C：0.3份；ZrBiSe：14份；Ni：12份；Si：1.2份；Mn：1.0份；Cr：19份；Ti：1.0份；V：0.4份；Hf：0.7份；Ta：0.5份；Zn：0.3份；Mo：0.6份；Al：1.0份；P：0.03份；S：0.03份；余量为Fe。
其中，ZrBiSe粉末为ZrBi2和ZrSe2呈质量比1：1混合，ZrBi2为Zr粉和Bi粉呈质量比2：1熔炼，ZrSe2为Zr粉和Se粉呈质量比2：1熔炼，Zr粉浓度为99.95%，粒径为50～100微米，Bi粉浓度为99.99%，粒径为100～200微米，Se粉浓度为99.99%，粒径为100～200微米。
其中，阀门中C的浓度为98%，粒径为50～100微米，阀门中Ni的浓度为99.5%，粒径为50～80微米，阀门中Si的浓度为99.9%，粒径为20～40微米，阀门中Mn的浓度为99.8%，粒径为50～100微米，阀门中Cr的浓度为99.95%，粒径为100～300微米，阀门中Ti的浓度为99.8%，粒径为100～150微米，阀门中V的浓度为99.9%，粒径为100～150微米，阀门中Hf的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，阀门中Ta的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，阀门中Zn的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，阀门中Mo的浓度为99.5%，粒径为10～50微米，阀门中Al的浓度为99.95%，粒径为10～50微米，阀门中P的浓度为98.5%，粒径为50～150微米，阀门中S的浓度为99.95%，粒径为50～100微米，阀门中Fe的浓度为99.99%，粒径为100～200微米。
其中，阀门的制备方法包括如下步骤：
步骤一：制备ZrBiSe粉末；
步骤二：将制备的ZrBiSe粉末与其他原料进行按比例充分混合并密封定型；
步骤三：将步骤二中所述充分混合并密封定型的粉末进行SPS放电等离子烧结；
步骤四：将步骤三中所述SPS放电等离子烧结的产物进行电弧熔炼处理；
步骤五：将步骤四中所述电弧熔炼处理的产物进行淬火处理，然后在室温下空冷；
步骤六：将步骤五中所述淬火处理的产物进行回火处理，得到所述耐磨耐高温阀门合金材料。
其中，SPS放电等离子烧结条件如下：烧结温度为1840摄氏度，压力为8.4千牛顿，烧结时间为8分钟。
其中，电弧熔炼处理的熔炼温度为1700摄氏度。
其中，淬火处理的温度为770摄氏度，保温时间为5.5小时。
其中，回火处理的温度为350摄氏度，保温时间为2.5小时。
实施例4
本发明提供了一种耐磨耐高温阀门及其制备方法，阀门包括下述重量份配比的原料：
C：0.35份；ZrBiSe：15份；Ni：14份；Si：1.4份；Mn：1.1份；Cr：21份；Ti：1.1份；V：0.45份；Hf：0.75份；Ta：0.55份；Zn：0.35份；Mo：0.7份；Al：1.2份；P：0.04份；S：0.04份；余量为Fe。
其中，ZrBiSe粉末为ZrBi2和ZrSe2呈质量比1：1混合，ZrBi2为Zr粉和Bi粉呈质量比2：1熔炼，ZrSe2为Zr粉和Se粉呈质量比2：1熔炼，Zr粉浓度为99.95%，粒径为50～100微米，Bi粉浓度为99.99%，粒径为100～200微米，Se粉浓度为99.99%，粒径为100～200微米。
其中，阀门中C的浓度为98%，粒径为50～100微米，阀门中Ni的浓度为99.5%，粒径为50～80微米，阀门中Si的浓度为99.9%，粒径为20～40微米，阀门中Mn的浓度为99.8%，粒径为50～100微米，阀门中Cr的浓度为99.95%，粒径为100～300微米，阀门中Ti的浓度为99.8%，粒径为100～150微米，阀门中V的浓度为99.9%，粒径为100～150微米，阀门中Hf的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，阀门中Ta的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，阀门中Zn的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，阀门中Mo的浓度为99.5%，粒径为10～50微米，阀门中Al的浓度为99.95%，粒径为10～50微米，阀门中P的浓度为98.5%，粒径为50～150微米，阀门中S的浓度为99.95%，粒径为50～100微米，阀门中Fe的浓度为99.99%，粒径为100～200微米。
其中，阀门的制备方法包括如下步骤：
步骤一：制备ZrBiSe粉末；
步骤二：将制备的ZrBiSe粉末与其他原料进行按比例充分混合并密封定型；
步骤三：将步骤二中所述充分混合并密封定型的粉末进行SPS放电等离子烧结；
步骤四：将步骤三中所述SPS放电等离子烧结的产物进行电弧熔炼处理；
步骤五：将步骤四中所述电弧熔炼处理的产物进行淬火处理，然后在室温下空冷；
步骤六：将步骤五中所述淬火处理的产物进行回火处理，得到所述耐磨耐高温阀门合金材料。
其中，SPS放电等离子烧结条件如下：烧结温度为1870摄氏度，压力为8.6千牛顿，烧结时间为9分钟。
其中，电弧熔炼处理的熔炼温度为1800摄氏度。
其中，淬火处理的温度为790摄氏度，保温时间为5.7小时。
其中，回火处理的温度为380摄氏度，保温时间为2.7小时。
实施例5
本发明提供了一种耐磨耐高温阀门及其制备方法，合金包括下述重量份配比的原料：
C：0.4份；ZrBiSe：16份；Ni：15份；Si：1.5份；Mn：1.2份；Cr：23份；Ti：1.2份；V：0.5份；Hf：0.8份；Ta：0.6份；Zn：0.4份；Mo：0.8份；Al：1.4份；P：0.04份；S：0.04份；余量为Fe。
其中，ZrBiSe粉末为ZrBi2和ZrSe2呈质量比1：1混合，ZrBi2为Zr粉和Bi粉呈质量比2：1熔炼，ZrSe2为Zr粉和Se粉呈质量比2：1熔炼，Zr粉浓度为99.95%，粒径为50～100微米，Bi粉浓度为99.99%，粒径为100～200微米，Se粉浓度为99.99%，粒径为100～200微米。
其中，阀门中C的浓度为98%，粒径为50～100微米，阀门中Ni的浓度为99.5%，粒径为50～80微米，阀门中Si的浓度为99.9%，粒径为20～40微米，阀门中Mn的浓度为99.8%，粒径为50～100微米，阀门中Cr的浓度为99.95%，粒径为100～300微米，阀门中Ti的浓度为99.8%，粒径为100～150微米，阀门中V的浓度为99.9%，粒径为100～150微米，阀门中Hf的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，阀门中Ta的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，阀门中Zn的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，阀门中Mo的浓度为99.5%，粒径为10～50微米，阀门中Al的浓度为99.95%，粒径为10～50微米，阀门中P的浓度为98.5%，粒径为50～150微米，阀门中S的浓度为99.95%，粒径为50～100微米，阀门中Fe的浓度为99.99%，粒径为100～200微米。
其中，阀门的制备方法包括如下步骤：
步骤一：制备ZrBiSe粉末；
步骤二：将制备的ZrBiSe粉末与其他原料进行按比例充分混合并密封定型；
步骤三：将步骤二中所述充分混合并密封定型的粉末进行SPS放电等离子烧结；
步骤四：将步骤三中所述SPS放电等离子烧结的产物进行电弧熔炼处理；
步骤五：将步骤四中所述电弧熔炼处理的产物进行淬火处理，然后在室温下空冷；
步骤六：将步骤五中所述淬火处理的产物进行回火处理，得到所述耐磨耐高温阀门合金材料。
其中，SPS放电等离子烧结条件如下：烧结温度为1900摄氏度，压力为8.7千牛顿，烧结时间为10分钟。
其中，电弧熔炼处理的熔炼温度为2000摄氏度。
其中，淬火处理的温度为800摄氏度，保温时间为6小时。
其中，回火处理的温度为400摄氏度，保温时间为3小时。
对比例1
本对比例提供一种耐磨耐高温阀门及其制备方法，其与实施例1的区别仅在于组分中不包含ZrBiSe，将ZrBiSe减少量分摊至Fe中，其余组分、组分含量与实施例1相同，制备方法参照实施例1。
对比例2
本对比例提供一种耐磨耐高温阀门及其制备方法，其与实施例1的区别仅在于组分中不包含Ti、V、Hf和Ta，将Ti、V、Hf和Ta减少量分摊至Fe中，其余组分、组分含量与实施例1相同，制备方法参照实施例1。
对比例3
本对比例提供一种耐磨耐高温阀门及其制备方法，其与实施例1的区别仅在于组分中不包含ZrBiSe、Ti、V、Hf和Ta，将ZrBiSe、Ti、V、Hf和Ta的减少量分摊至Fe中，其余组分、组分含量与实施例1相同，制备方法参照实施例1。
性能测试
对一种耐磨耐高温阀门的性能进行检测，试验方法为：使用热重分析仪进行DSC-TGA测试，测试温度30℃到1400℃，获取氧化峰值的温度点；按照国家标准GB6397-86《金属拉伸实验试样》加工成5倍标准拉伸试样，250KN电子拉伸试验机上进行拉伸，拉伸速率为1mm/min；利用TMVS-1型维氏显微硬度计对阀门截面进行硬度测试，每100μm测试一次，载荷为200g，加载时间为10s；利用SFA449测试热导率系数。
表1一种耐磨耐高温阀门的性能
如图1、图2和表1所示，本发明实施例具有高的耐高温温度、抗拉强度和耐磨性等优良性能，可实现低成本大规模生产。
采用本发明提供的阀门的制备方法，实施例4的耐高温温度、抗拉强度、耐磨性最优，耐高温温度达到1300℃，抗拉强度达到1655N/mm2，硬度达到76HRC，由此可知引入的材料需在一定的数量内，加入过多或者过少都会对性能产生影响，因此考虑合金的综合性能影响，本发明的一种耐磨耐高温阀门及其制备方法在提高了高温承受点的条件下，又实现了高耐磨和高的力学性能，同时降低了生产成本，具有较高的使用价值。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的应用并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种耐磨耐高温阀门，其特征在于，所述阀门包括下述重量份配比的原料：
C：0.1～0.5份；ZrBiSe：10～18份；Ni：8～16份；Si：0.8～1.6份；Mn：0.6～1.3份；Cr：15～24份；Ti：0.5～1.5份；V：0.1～0.5份；Hf：0.6～1份；Ta：0.3～0.8份；Zn：0.1～0.5份；Mo：0.1～1.0份；Al：0.5～1.5份；P：≤0.05份；S：≤0.05份；其余为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨耐高温阀门，其特征在于，所述阀门包括下述重量百分数的原料：
C：0.2～0.4份；ZrBiSe：12～16份；Ni：10～15份；Si：1～1.5份；Mn：0.8～1.2份；Cr：16～23份；Ti：0.8～1.2份；V：0.2～0.5份；Hf：0.6～0.8份；Ta：0.4～0.6份；Zn：0.2～0.4份；Mo：0.4～0.8份；Al：0.6～1.4份；P：≤0.04份；S：≤0.04份；其余为Fe。
3.根据权利要求2所述的一种耐磨耐高温阀门，其特征在于：所述ZrBiSe粉末为ZrBi2和ZrSe2呈质量比1：1均匀混合。
4.根据权利要求3所述的一种耐磨耐高温阀门，其特征在于：所述ZrBi2为Zr粉和Bi粉呈质量比2：1熔炼，所述ZrSe2为Zr粉和Se粉呈质量比2：1熔炼，所述Zr粉浓度为99.95%，粒径为50～100微米，所述Bi粉浓度为99.99%，粒径为100～200微米，所述Se粉浓度为99.99%，粒径为100～200微米。
5.根据权利要求4所述的一种耐磨耐高温阀门，其特征在于，所述阀门的制备方法包括如下步骤：
步骤一：制备ZrBiSe粉末；
步骤二：将制备的ZrBiSe粉末与其他原料进行按比例充分混合并密封定型；
步骤三：将步骤二中所述充分混合并密封定型的粉末进行SPS放电等离子烧结；
步骤四：将步骤三中所述SPS放电等离子烧结的产物进行电弧熔炼处理；
步骤五：将步骤四中所述电弧熔炼处理的产物进行淬火处理，然后在室温下空冷；
步骤六：将步骤五中所述淬火处理的产物进行回火处理，得到所述用于制备管式制氢转化器的耐高温阻燃防火合金。
6.根据权利要求5所述的一种耐磨耐高温阀门，其特征在于，所述SPS放电等离子烧结条件如下：所述烧结温度为1800～1900摄氏度，所述烧结压力为7.9～8.7千牛顿，所述烧结时间为5～10分钟。
7.根据权利要求6所述的一种耐磨耐高温阀门，其特征在于：所述电弧熔炼处理的熔炼温度为1500～2000摄氏度。
8.根据权利要求7所述的一种耐磨耐高温阀门，其特征在于：所述淬火处理的温度为750～800摄氏度，保温时间为5～6小时。
9.根据权利要求8所述的一种耐磨耐高温阀门，其特征在于：所述回火处理的温度为300～400摄氏度，保温时间为2～3小时。
10.根据权利要求1所述的一种耐磨耐高温阀门，其特征在于：所述阀门中C的浓度为98%，粒径为50～100微米，所述阀门中Ni的浓度为99.5%，粒径为50～80微米，所述阀门中Si的浓度为99.9%，粒径为20～40微米，所述阀门中Mn的浓度为99.8%，粒径为50～100微米，所述阀门中Cr的浓度为99.95%，粒径为100～300微米，所述阀门中Ti的浓度为99.8%，粒径为100～150微米，所述阀门中V的浓度为99.9%，粒径为100～150微米，所述阀门中Hf的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，所述阀门中Ta的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，所述阀门中Zn的浓度为99.9%，粒径为100～200微米，所述阀门中Mo的浓度为99.5%，粒径为10～50微米，所述阀门中Al的浓度为99.95%，粒径为10～50微米，所述阀门中P的浓度为98.5%，粒径为50～150微米，所述阀门中S的浓度为99.95%，粒径为50～100微米，所述阀门中Fe的浓度为99.99%，粒径为100～200微米。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3990892A (en) * | 1972-03-28 | 1976-11-09 | Kabushiki Kaisha Fujikoshi | Wear resistant and heat resistant alloy steels |
| CN1745184A (zh) * | 2003-01-29 | 2006-03-08 | L·E·琼斯公司 | 耐蚀耐磨合金 |
| JP2006316745A (ja) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Mitsubishi Materials Pmg Corp | 高温乾燥条件下ですぐれた耐摩耗性を発揮するＦｅ基焼結合金製バルブシートの製造方法及びそのバルブシート |
| CN107916367A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-04-17 | 郑媛媛 | 一种金属阀门及其真空热处理表面改性工艺 |
-
2022
- 2022-12-12 CN CN202211588226.9A patent/CN115786821A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3990892A (en) * | 1972-03-28 | 1976-11-09 | Kabushiki Kaisha Fujikoshi | Wear resistant and heat resistant alloy steels |
| CN1745184A (zh) * | 2003-01-29 | 2006-03-08 | L·E·琼斯公司 | 耐蚀耐磨合金 |
| JP2006316745A (ja) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Mitsubishi Materials Pmg Corp | 高温乾燥条件下ですぐれた耐摩耗性を発揮するＦｅ基焼結合金製バルブシートの製造方法及びそのバルブシート |
| CN107916367A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-04-17 | 郑媛媛 | 一种金属阀门及其真空热处理表面改性工艺 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王正品等: "工程材料 第2版", 机械工业出版社 * |
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