CN113957316B - 相***化不锈钢产品及相***化不锈钢产品的制作方法 - Google Patents
相***化不锈钢产品及相***化不锈钢产品的制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113957316B CN113957316B CN202111093879.5A CN202111093879A CN113957316B CN 113957316 B CN113957316 B CN 113957316B CN 202111093879 A CN202111093879 A CN 202111093879A CN 113957316 B CN113957316 B CN 113957316B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stainless steel
- phase change
- ceramic powder
- product
- zirconia ceramic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
- C22C32/001—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides
- C22C32/0015—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides with only single oxides as main non-metallic constituents
- C22C32/0026—Matrix based on Ni, Co, Cr or alloys thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
- B22F3/1017—Multiple heating or additional steps
- B22F3/1021—Removal of binder or filler
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/22—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip
- B22F3/225—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces for producing castings from a slip by injection molding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/006—Making ferrous alloys compositions used for making ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
- C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/14—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
- B22F2003/248—Thermal after-treatment
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
本发明提供的相***化不锈钢产品,包括3XX系列不锈钢基材及均布在基材内的氧化锆陶瓷粉体,通过使陶瓷粉体的d90粒径小于5um,使陶瓷粉体的占比为0.03wt%~30wt%,使基材相邻的晶体处于相互挤压的状态,在基材内形成预应力,从而提升硬度,使得该不锈钢产品既能够保留3xx系列不锈钢耐腐蚀、无磁性、延展性好的特性,又能够具有≥HV200的高硬度特性,兼具3XX系列不锈钢和17‑4PH不锈钢的优点,能够在极端环境下使用;本发明提供的相***化不锈钢产品的制作方法,工序简单、良品率高、易于实施,能够方便快捷地制造各种复杂形状的不锈钢产品,适用范围广,制作的相***化不锈钢产品具有耐腐蚀性能好、延展性好、无磁性、硬度高、高耐磨耗的特性,能够在极端环境下使用。
Description
技术领域
本申请涉及不锈钢技术领域,具体涉及一种相***化不锈钢产品及相***化不锈钢产品的制作方法。
背景技术
不锈钢指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢,又称不锈耐酸钢。
3XX系列不锈钢作为不锈钢的一种,具有耐腐蚀性能好、延展性好、在固溶状态无磁性等特性,广泛应用于3C产品、热交换设备、染色设备、胶片冲洗设备、管道、与海水接触的设备等领域,然而,为维持奥斯体相, 3XX系列不锈钢内添加有Cr、Ni、Mo等成分,使得其硬度较差,一般在HV(维氏硬度)120-140左右。
17-4PH不锈钢作为另一种不锈钢,具有很高的机械强度,很好的硬度特征,其硬度超过HV200,经过时效热处理可达HV430,但其耐腐蚀性能不佳,应用局限性较大。
行业中急需一种不锈钢产品,兼具3XX系列不锈钢耐腐蚀性能好、延展性好、无磁性的特性及17-4PH不锈钢硬度高的特性,以便在极端环境下使用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷,提供一种能够在极端环境下使用的相***化不锈钢产品,该相***化不锈钢产品兼具了3XX系列不锈钢和17-4PH不锈钢的优点,具有耐腐蚀性能好、延展性好、无磁性、硬度高的特性,本发明还提供一种相***化不锈钢产品的制备方法,该方法工序简单、良品率高、易于实施,能够方便快捷地制造各种复杂形状的不锈钢产品,适用范围广。
为实现上述目的,本发明提供的技术方案中的产品是,相***化不锈钢产品,包括:
基材,所述基材的材质为3XX系列不锈钢;
所述基材内均布有氧化锆陶瓷粉体,所述氧化锆陶瓷粉体的粒径d90粒径小于等于5um,所述氧化锆陶瓷粉体的占比为0.03wt%-30wt%;所述基材相邻的晶体处于相互挤压的状态,在所述基材内形成用于增强所述相***化不锈钢产品硬度的预应力。
优选地,所述氧化锆陶瓷粉体的d90粒径为5um、4um、3um、2um、1um、0.5um、0.3um、0.1um。
优选地,所述氧化锆陶瓷粉体的占比为0.03wt%、0.1wt%、0.15wt%、0.2wt%、0.5wt%、1wt%、2wt%、4wt%、5wt%、9wt%、10wt%、13wt%、15wt%、20wt%、30wt%。
优选地,所述3XX系列不锈钢为301不锈钢、302不锈钢、303不锈钢、304不锈钢、316不锈钢、301L不锈钢、302L不锈钢、303L不锈钢、304L不锈钢、316L不锈钢、904L不锈钢中的任意一种;所述氧化锆陶瓷粉体的材质包括纯氧化锆、部分安定氧化锆、完全安定氧化锆中的任意一种或其混合物。
优选地,所述相***化不锈钢产品的硬度与所述氧化锆陶瓷粉体的占比正相关。
优选地,所述氧化锆陶瓷粉体的部分或全部晶体通过晶相变化改变体积,驱使所述基材相邻的晶体变换至相互挤压的状态。
进一步优选地,所述晶相变化是指所述氧化锆陶瓷粉体的晶体在斜方晶和正方晶之间的可逆变化,该晶相变化伴随着13-15%的晶格切变及3-5%的体积变化。
进一步优选地,所述斜方晶为a=5.194×10-10m,b=5.266×10-10m,c=5.308×10-10m的斜方晶,所述正方晶为a=5.07×10-10m,c=5.16×10-10m的正方晶。
优选地,所述氧化锆陶瓷粉体的晶体中斜方晶占比高于正方晶占比。
优选地,所述相***化不锈钢产品的硬度大于等于200HV,盐雾试验达200小时以上。
进一步优选地,所述相***化不锈钢产品的硬度为HV208、HV275、HV353、HV388。
为实现上述目的,本发明提供的技术方案中的方法是,相***化不锈钢产品的制作方法,包括以下步骤:
a.将基材粉体和氧化锆陶瓷粉体按比例混合并搅拌均匀,得到混合物,所述基材的材质为3XX系列不锈钢;
b.将所述混合物与高分子黏结剂按比例混合后通过密炼机造粒,得到颗粒状喂料;
c.将所述颗粒状喂料通过注塑成型工艺制作成生胚;
d.对所述生胚进行脱脂,完全或部分去除所述高分子黏结剂后,得到初级产品;
e.将所述初级产品加热至A温度进行高温烧结,冷却后得到中级产品;
f.将所述中级产品加热至B温度进行热处理,冷却后得到所述相***化不锈钢产品;
所述氧化锆陶瓷粉体的粒径d90粒径小于等于5um,所述氧化锆陶瓷粉体的占比为0.03wt%-30wt%;
所述A温度高于所述B温度,所述B温度高于1200℃;
在所述初级产品进行高温烧结时,所述初级产品内的所述基材粉体通过颈缩效应及质量传递效应实现致密化,并在致密化过程中,适应所述氧化锆陶瓷粉体的晶体因晶相改变产生的体积变化,能够使所述氧化锆陶瓷粉体均布在所述中级产品中形成扎钉效应,还能使所述氧化锆陶瓷粉体的晶体被所述基材粉体的晶体束缚;
在所述中级产品进行热处理时,所述氧化锆陶瓷粉体的晶体发生晶相变化改变体积,挤压起束缚作用的所述基材粉体晶体,使所述基材粉体相邻的晶体相互挤压,形成用于增强所述相***化不锈钢产品硬度的预应力。
优选地,所述步骤a中所述氧化锆陶瓷粉体的d90粒径为5um、4um、3um、2um、1um、0.5um、0.3um、0.1um。
优选地,所述步骤a中所述所述氧化锆陶瓷粉体的占比为0.03wt%、0.1wt%、0.15wt%、0.2wt%、0.5wt%、1wt%、2wt%、4wt%、5wt%、9wt%、10wt%、13wt%、15wt%、20wt%、30wt%。
优选地,所述步骤a中所述基材粉体的d90粒径为15-30um。
进一步优选地,所述步骤a中所述基材粉体的d90粒径为20-25um。
优选地,所述步骤e和所述步骤f之间还包括根据要求加工所述中级产品,改变所述中级产品形状及尺寸的步骤。
优选地,所述步骤d中所述脱脂的方式为溶剂脱脂或催化脱脂,所述步骤e中的所述高温烧结为无氧环境或真空环境下的高温烧结。
优选地,所述相***化不锈钢产品的硬度与所述氧化锆陶瓷粉体的占比正相关。
优选地,所述3XX系列不锈钢为301不锈钢、302不锈钢、303不锈钢、304不锈钢、316不锈钢、301L不锈钢、302L不锈钢、303L不锈钢、304L不锈钢、316L不锈钢、904L不锈钢中的任意一种;所述氧化锆陶瓷粉体的材质包括纯氧化锆、部分安定氧化锆、完全安定氧化锆中的任意一种或其混合物。
优选地,所述晶相变化是指所述氧化锆陶瓷粉体的晶体在斜方晶和正方晶之间的可逆变化,该晶相变化伴随着13-15%的晶格切变及3-5%的体积变化。
进一步优选地,所述斜方晶为a=5.194×10-10m,b=5.266×10-10m,c=5.308×10-10m的斜方晶,所述正方晶为a=5.07×10-10m,c=5.16×10-10m的正方晶。
优选地,在步骤f得到的所述相***化不锈钢产品中,所述氧化锆陶瓷粉体的晶体中斜方晶占比高于正方晶占比。
优选地,所述相***化不锈钢产品的硬度大于等于200HV,盐雾试验达200小时以上。
进一步优选地,所述相***化不锈钢产品的硬度为HV208、HV275、HV353、HV388。
优选地,所述中级产品的硬度为HV139-HV196,所述中级产品的密度为7.46-7.75g/cm3。
优选地,所述A温度为1350-1420℃,所述B温度为1200-1300℃。
由于上述技术方案的运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:
本发明提供的相***化不锈钢产品,通过在3XX系列不锈钢材质的基材内均布氧化锆陶瓷粉体,并限定氧化锆陶瓷粉体的粒径及占比,既能够保留3XX系列不锈钢材质耐腐蚀、无磁性、延展性好的特性,又能够利用氧化锆陶瓷粉体阻碍基材晶粒的成长,实现细晶强化及散布强化的效果,并在基材内形成扎钉效应,初步提升硬度值,还能够利用氧化锆陶瓷粉体晶相变化时体积跟随变化的特性,在热处理时积挤压基材的晶体,在基材相邻的晶体之间形成预应力,进一步提升硬度值,使得该相***化不锈钢产品的硬度能够大于等于HV200,甚至高达HV400,盐雾试验可达200小时以上,从而兼具了3XX系列不锈钢和17-4PH不锈钢的优点,具有耐腐蚀性能好、延展性好、无磁性、硬度高的特性,能够在极端环境下使用。
本发明提供的制作方法,通过注塑成型工艺将3XX系列不锈钢粉体和氧化锆陶瓷粉体混合均匀后制成生胚,再通过脱脂、高温烧结及热处理后制成相***化不锈钢产品,通过限定氧化锆陶瓷粉体的粒径及占比,并限定高温烧结及热处理的温度关系,实现了在初级产品进行高温烧结时,初级产品内的基材粉体通过颈缩效应及质量传递效应实现致密化,并在致密化过程中,适应氧化锆陶瓷粉体的晶体因晶相改变产生的体积变化的技术效果,能够使氧化锆陶瓷粉体均布在中级产品中形成扎钉效应,初步提升硬度值,还能使氧化锆陶瓷粉体的晶体被基材粉体的晶体束缚;在中级产品进行热处理时,氧化锆陶瓷粉体的晶体发生晶相变化改变体积,挤压起束缚作用的基材粉体晶体,从而使基材粉体相邻的晶体相互挤压,以形成用于增强相***化不锈钢产品硬度的预应力,再次提升硬度值,该方法工序简单、良品率高、易于实施,能够方便快捷地制造各种复杂形状的不锈钢产品,适用范围广,制作的相***化不锈钢产品具有耐腐蚀性能好、延展性好、无磁性、硬度高、高耐磨耗的特性,能够在极端环境下使用。
附图说明
图1是本发明中相***化不锈钢产品的微观示意图。
图2是本发明中相***化不锈钢产品制备方法的生产流程图。
图3是本发明中氧化锆陶瓷粉体占比与相***化不锈钢产品硬度的关系表,其中,纵坐标为硬度,单位为维氏硬度HV,横坐标为氧化锆陶瓷粉体的重量占比,下方曲线为高温烧结后的硬度检测曲线,上方曲线为热处理后的硬度检测曲线。
其中:10.基材;20.氧化锆陶瓷粉体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明提供的相***化不锈钢产品,包括:材质为3XX系列不锈钢的基材、均布在基材内的氧化锆陶瓷粉体,其中,氧化锆陶瓷粉体的粒径d90粒径小于等于5um,氧化锆陶瓷粉体的占比为0.03wt%-30wt%,基材相邻的晶体处于相互挤压的状态,在基材内形成用于增强相***化不锈钢产品硬度的预应力。
优选地,氧化锆陶瓷粉体的d90粒径为5um、4um、3um、2um、1um、0.5um、0.3um、0.1um。
优选地,氧化锆陶瓷粉体的占比为0.03wt%、0.1wt%、0.15wt%、0.2wt%、0.5wt%、1wt%、2wt%、4wt%、5wt%、9wt%、10wt%、13wt%、15wt%、20wt%、30wt%。
优选地,3XX系列不锈钢为301不锈钢、302不锈钢、303不锈钢、304不锈钢、316不锈钢、301L不锈钢、302L不锈钢、303L不锈钢、304L不锈钢、316L不锈钢、904L不锈钢中的任意一种;氧化锆陶瓷粉体的材质包括纯氧化锆、部分安定氧化锆、完全安定氧化锆中的任意一种或其混合物。
优选地,相***化不锈钢产品的硬度与氧化锆陶瓷粉体的占比正相关。
优选地,氧化锆陶瓷粉体的部分或全部晶体通过晶相变化改变体积,驱使基材相邻的晶体变换至相互挤压的状态。
进一步优选地,晶相变化是指氧化锆陶瓷粉体的晶体在斜方晶和正方晶之间的可逆变化,该晶相变化伴随着13-15%的晶格切变及3-5%的体积变化。
进一步优选地,斜方晶为a=5.194×10-10m,b=5.266×10-10m,c=5.308×10-10m的斜方晶,正方晶为a=5.07×10-10m,c=5.16×10-10m的正方晶。
优选地,氧化锆陶瓷粉体的晶体中斜方晶占比高于正方晶占比。
优选地,相***化不锈钢产品的硬度大于等于200HV,盐雾试验达200小时以上。
进一步优选地,所述相***化不锈钢产品的硬度为HV208、HV275、HV353、HV388。
本发明提供的相***化不锈钢产品,通过在3XX系列不锈钢材质的基材内均布氧化锆陶瓷粉体,并限定氧化锆陶瓷粉体的粒径及占比,既能够保留3XX系列不锈钢材质耐腐蚀、无磁性、延展性好的特性,又能够利用氧化锆陶瓷粉体阻碍基材晶粒的成长,实现细晶强化及散布强化的效果,并在基材内形成扎钉效应,初步提升硬度值,还能够利用氧化锆陶瓷粉体晶相变化时体积跟随变化的特性,在热处理时积挤压基材的晶体,在基材相邻的晶体之间形成预应力,进一步提升硬度值,使得该相***化不锈钢产品的硬度能够大于等于HV200,甚至高达HV400,盐雾试验可达200小时以上,从而兼具了3XX系列不锈钢和17-4PH不锈钢的优点,具有耐腐蚀性能好、延展性好、无磁性、硬度高的特性,能够在极端环境下使用。
本发明提供的相***化不锈钢产品的制作方法,包括以下步骤:
a.将基材粉体和氧化锆陶瓷粉体按比例混合并搅拌均匀,得到混合物,基材的材质为3XX系列不锈钢;
b.将混合物与高分子黏结剂按比例混合后通过密炼机造粒,得到颗粒状喂料;
c.将颗粒状喂料通过注塑成型工艺制作成生胚;
d.对生胚进行脱脂,完全或部分去除高分子黏结剂后,得到初级产品;
e.将初级产品加热至A温度进行高温烧结,冷却后得到中级产品;
f.将中级产品加热至B温度进行热处理,冷却后得到相***化不锈钢产品;
氧化锆陶瓷粉体的粒径d90粒径小于等于5um,氧化锆陶瓷粉体的占比为0.03wt%-30wt%;
所述A温度高于所述B温度,所述B温度高于1200℃;
在所述初级产品进行高温烧结时,所述初级产品内的所述基材粉体通过颈缩效应及质量传递效应实现致密化,并在致密化过程中,适应所述氧化锆陶瓷粉体的晶体因晶相改变产生的体积变化,能够使所述氧化锆陶瓷粉体均布在所述中级产品中形成扎钉效应,还能使所述氧化锆陶瓷粉体的晶体被所述基材粉体的晶体束缚;
在所述中级产品进行热处理时,所述氧化锆陶瓷粉体的晶体发生晶相变化改变体积,挤压起束缚作用的所述基材粉体晶体,使所述基材粉体相邻的晶体相互挤压,形成用于增强所述相***化不锈钢产品硬度的预应力。
高温烧结后进行冷却的目的在于,稳定致密化的效果,并且,使氧化锆陶瓷粉体的晶体处于稳定状态,以便满足后续热处理的要求,也即,经该冷却后,中级产品的温度应低于氧化锆陶瓷粉体产生晶相变化的最低温度,为便于后续加工及取放,优选冷却至室温,冷却时,优选在真空炉内进行炉冷。
热处理后进行冷却的目的在于,使氧化锆陶瓷粉体的晶体处于稳定状态,也即,经该冷却后,相***化不锈钢产品的温度应低于氧化锆陶瓷粉体产生晶相变化的最低温度,为便于后续运输及使用,优选冷却至室温,冷却时,优选在真空炉内进行炉冷。
优选地,步骤a中氧化锆陶瓷粉体的d90粒径为5um、4um、3um、2um、1um、0.5um、0.3um、0.1um。
优选地,步骤a中氧化锆陶瓷粉体的占比为0.03wt%、0.1wt%、0.15wt%、0.2wt%、0.5wt%、1wt%、2wt%、4wt%、5wt%、9wt%、10wt%、13wt%、15wt%、20wt%、30wt%。
优选地,步骤a中基材粉体的d90粒径为15-30um。
进一步优选地,步骤a中基材粉体的d90粒径为20-25um。
优选地,步骤e和步骤f之间还包括根据要求加工中级产品,改变中级产品形状及尺寸的步骤。
优选地,步骤d中脱脂的方式为溶剂脱脂或催化脱脂,步骤e中的高温烧结为无氧环境或真空环境下的高温烧结。
优选地,相***化不锈钢产品的硬度与氧化锆陶瓷粉体的占比正相关。
优选地,3XX系列不锈钢为301不锈钢、302不锈钢、303不锈钢、304不锈钢、316不锈钢、301L不锈钢、302L不锈钢、303L不锈钢、304L不锈钢、316L不锈钢、904L不锈钢中的任意一种;氧化锆陶瓷粉体的材质包括纯氧化锆、部分安定氧化锆、完全安定氧化锆中的任意一种或其混合物。
优选地,晶相变化是指氧化锆陶瓷粉体的晶体在斜方晶和正方晶之间的可逆变化,该晶相变化伴随着13-15%的晶格切变及3-5%的体积变化。
进一步优选地,斜方晶为a=5.194×10-10m,b=5.266×10-10m,c=5.308×10-10m的斜方晶,正方晶为a=5.07×10-10m,c=5.16×10-10m的正方晶。
优选地,在步骤f得到的相***化不锈钢产品中,氧化锆陶瓷粉体的晶体中斜方晶占比高于正方晶占比。
优选地,相***化不锈钢产品的硬度大于等于200HV,盐雾试验达200小时以上。
进一步优选地,相***化不锈钢产品的硬度为HV208、HV275、HV353、HV388。
优选地,中级产品的硬度为HV139-HV196,中级产品的密度为7.46-7.75 g/cm3。
优选地,A温度为1350-1420℃,B温度为1200-1300℃。
本发明提供的制作方法,通过注塑成型工艺将3XX系列不锈钢粉体和氧化锆陶瓷粉体混合均匀后制成生胚,再通过脱脂、高温烧结及热处理后制成相***化不锈钢产品,通过限定氧化锆陶瓷粉体的粒径及占比,并限定高温烧结及热处理的温度关系,实现了在初级产品进行高温烧结时,初级产品内的基材粉体通过颈缩效应及质量传递效应实现致密化,并在致密化过程中,适应氧化锆陶瓷粉体的晶体因晶相改变产生的体积变化的技术效果,能够使氧化锆陶瓷粉体均布在中级产品中形成扎钉效应,初步提升硬度值,还能使氧化锆陶瓷粉体的晶体被基材粉体的晶体束缚;在中级产品进行热处理时,氧化锆陶瓷粉体的晶体发生晶相变化改变体积,挤压起束缚作用的基材粉体晶体,从而使基材粉体相邻的晶体相互挤压,以形成用于增强相***化不锈钢产品硬度的预应力,再次提升硬度值,该方法工序简单、良品率高、易于实施,能够方便快捷地制造各种复杂形状的不锈钢产品,适用范围广,制作的相***化不锈钢产品具有耐腐蚀性能好、延展性好、无磁性、硬度高、高耐磨耗的特性,能够在极端环境下使用。
下面以具体实施例进行说明。
实施例一
将d90为20-25um的304L不锈钢粉体与1wt%、d90为1um超细氧化锆粉体均匀混合后, 再与高分子黏结剂按比例混合,然后经过密练机密炼造粒制成颗粒状喂料,再经注塑成型制成生胚后进行催化脱脂,再在真空炉提供的真空环境下进行1360℃的高温烧结,冷却后得到密度7.72g/cm3,硬度为HV139的中级产品,再在真空炉提供的真空环境下将中级产品加热至1300℃进行热处理,冷却后得到硬度值为HV208的相***化不锈钢产品,该产品具有耐腐蚀性能好、延展性好、无磁性、硬度高、高耐磨耗的特性,能够在极端环境下使用。
实施例二
实施例二与实施例一基本相同,不同之处在于,实施例二中,
超细氧化锆粉体的占比提升至4wt%,制成的中级产品的密度为7.75g/cm3,硬度为HV168,最终制成的相***化不锈钢产品的硬度为HV275。
实施例三
实施例三与实施例一基本相同,不同之处在于,实施例三中,超细氧化锆粉体的占比提升至9wt%,制成的中级产品的密度为7.54g/cm3,硬度为HV192,最终制成的相***化不锈钢产品的硬度为HV353。
在本实施例中,为避免后续加工相***化不锈钢产品时因硬度过大出现难以加工的情形,在制成中级产品后,即按要求对中级产品的形状及尺寸进行加工,加工完成后再进行热处理,使得最终制成的相***化不锈钢产品的形状及尺寸符合要求。
实施例四
实施例四与实施例一基本相同,不同之处在于,实施例四中,超细氧化锆粉体的占比提升至13wt%,制成的中级产品的密度为7.46g/cm3,硬度为HV196,最终制成的相***化不锈钢产品的硬度为HV388。
在本实施例中,为避免后续加工相***化不锈钢产品时因硬度过大出现难以加工的情形,在制成中级产品后,即按要求对中级产品的形状及尺寸进行加工,加工完成后再进行热处理,使得最终制成的相***化不锈钢产品的形状及尺寸符合要求。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围,凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.相***化不锈钢产品,包括:
基材,所述基材的材质为3XX系列不锈钢;
其特征在于:
所述基材内均布有氧化锆陶瓷粉体,所述氧化锆陶瓷粉体的粒径d90粒径小于等于5um,所述氧化锆陶瓷粉体的占比为0.03wt%-30wt%;所述氧化锆陶瓷粉体的部分或全部晶体通过晶相变化改变体积,驱使所述基材相邻的晶体变换至相互挤压的状态,在所述基材内形成用于增强所述相***化不锈钢产品硬度的预应力。
2.根据权利要求1所述的相***化不锈钢产品,其特征在于:所述3XX系列不锈钢为301不锈钢、302不锈钢、303不锈钢、304不锈钢、316不锈钢、301L不锈钢、302L不锈钢、303L不锈钢、304L不锈钢、316L不锈钢、904L不锈钢中的任意一种;所述氧化锆陶瓷粉体的材质包括纯氧化锆、部分安定氧化锆、完全安定氧化锆中的任意一种或其混合物。
3.根据权利要求1所述的相***化不锈钢产品,其特征在于:所述相***化不锈钢产品的硬度与所述氧化锆陶瓷粉体的占比正相关。
4.根据权利要求1所述的相***化不锈钢产品,其特征在于:所述晶相变化是指所述氧化锆陶瓷粉体的晶体在斜方晶和正方晶之间的可逆变化。
5.根据权利要求4所述的相***化不锈钢产品,其特征在于:所述斜方晶为a=5.194×10-10m,b=5.266×10-10m ,c=5.308×10-10m的斜方晶,所述正方晶为a=5.07×10-10m ,c=5.16×10-10m的正方晶。
6.根据权利要求1所述的相***化不锈钢产品,其特征在于:所述氧化锆陶瓷粉体的晶体中斜方晶占比高于正方晶占比。
7.相***化不锈钢产品的制作方法,包括以下步骤:
a 将基材粉体和氧化锆陶瓷粉体按比例混合并搅拌均匀,得到混合物,所述基材的材质为3XX系列不锈钢;
b 将所述混合物与高分子黏结剂按比例混合后通过密炼机造粒,得到颗粒状喂料;
c 将所述颗粒状喂料通过注塑成型工艺制作成生胚;
d 对所述生胚进行脱脂,完全或部分去除所述高分子黏结剂后,得到初级产品;
e 将所述初级产品加热至A温度进行高温烧结,冷却后得到中级产品;
f 将所述中级产品加热至B温度进行热处理,冷却后得到所述相***化不锈钢产品;
其特征在于:
所述氧化锆陶瓷粉体的粒径d90粒径小于等于5um,所述氧化锆陶瓷粉体的占比为0.03wt%-30wt%;
所述A温度高于所述B温度,所述B温度为1200-1300℃;
在所述初级产品进行高温烧结时,所述初级产品内的所述基材粉体通过颈缩效应及质量传递效应实现致密化,并在致密化过程中,适应所述氧化锆陶瓷粉体的晶体因晶相改变产生的体积变化,能够使所述氧化锆陶瓷粉体均布在所述中级产品中形成扎钉效应,还能使所述氧化锆陶瓷粉体的晶体被所述基材粉体的晶体束缚;
在所述中级产品进行热处理时,所述氧化锆陶瓷粉体的晶体发生晶相变化改变体积,挤压起束缚作用的所述基材粉体晶体,使所述基材粉体相邻的晶体相互挤压,形成用于增强所述相***化不锈钢产品硬度的预应力。
8.根据权利要求7所述的相***化不锈钢产品的制作方法,其特征在于:所述步骤e和所述步骤f之间还包括根据要求加工所述中级产品,改变所述中级产品形状及尺寸的步骤。
9.根据权利要求7所述的相***化不锈钢产品的制作方法,其特征在于:所述步骤d中所述脱脂的方式为溶剂脱脂或催化脱脂,所述步骤e中的所述高温烧结为无氧环境或真空环境下的高温烧结。
10.根据权利要求7所述的相***化不锈钢产品的制作方法,其特征在于:所述相***化不锈钢产品的硬度与所述氧化锆陶瓷粉体的占比正相关。
11.据权利要求7所述的相***化不锈钢产品的制作方法,其特征在于:所述3XX系列不锈钢为301不锈钢、302不锈钢、303不锈钢、304不锈钢、316不锈钢、301L不锈钢、302L不锈钢、303L不锈钢、304L不锈钢、316L不锈钢、904L不锈钢中的任意一种;所述氧化锆陶瓷粉体的材质包括纯氧化锆、部分安定氧化锆、完全安定氧化锆中的任意一种或其混合物。
12.根据权利要求7所述的相***化不锈钢产品的制作方法,其特征在于:所述晶相变化是指所述氧化锆陶瓷粉体的晶体在斜方晶和正方晶之间的可逆变化。
13.根据权利要求7所述的相***化不锈钢产品的制作方法,其特征在于:在步骤f得到的所述相***化不锈钢产品中,所述氧化锆陶瓷粉体的晶体中斜方晶占比高于正方晶占比。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111093879.5A CN113957316B (zh) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | 相***化不锈钢产品及相***化不锈钢产品的制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111093879.5A CN113957316B (zh) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | 相***化不锈钢产品及相***化不锈钢产品的制作方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113957316A CN113957316A (zh) | 2022-01-21 |
CN113957316B true CN113957316B (zh) | 2022-10-04 |
Family
ID=79462043
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111093879.5A Active CN113957316B (zh) | 2021-09-17 | 2021-09-17 | 相***化不锈钢产品及相***化不锈钢产品的制作方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113957316B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116145013A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-05-23 | 中国核动力研究设计院 | 一种ZrO2颗粒增强304L不锈钢基复合材料的制备方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW201605607A (zh) * | 2014-08-15 | 2016-02-16 | Taiwan Powder Technologies Co Ltd | 一種具負離子效果之複合材料及產品的製造方法 |
CN109365822A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-02-22 | 山东欧诺机电有限公司 | 一种利用粉末冶金制备的手术器械及生产工艺 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010135859A1 (zh) * | 2009-05-25 | 2010-12-02 | Li Bei | 金属陶瓷材料的精密成型方法 |
-
2021
- 2021-09-17 CN CN202111093879.5A patent/CN113957316B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW201605607A (zh) * | 2014-08-15 | 2016-02-16 | Taiwan Powder Technologies Co Ltd | 一種具負離子效果之複合材料及產品的製造方法 |
CN109365822A (zh) * | 2018-11-13 | 2019-02-22 | 山东欧诺机电有限公司 | 一种利用粉末冶金制备的手术器械及生产工艺 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
金属粉末注射成形生产设备及其发展趋势;李流军等;《粉末冶金材料科学与工程》;20040930;第9卷(第03期);全文 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113957316A (zh) | 2022-01-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI262177B (en) | Injection molding of structural zirconia-based materials by an aqueous process | |
CN109909497B (zh) | 粉末表面处理剂、钛或钛合金粉末注射成形方法及制品 | |
CN113957316B (zh) | 相***化不锈钢产品及相***化不锈钢产品的制作方法 | |
CN106118588B (zh) | 用于钛合金粉末注射成型的粘结剂以及注射成形钛合金零件的方法 | |
WO2021169418A1 (zh) | ITiO旋转靶材及其制备方法 | |
CN112853142B (zh) | 石墨烯改性金属复合材料 | |
CN105382261A (zh) | 一种钛零件的精密制备方法 | |
WO2022041993A1 (zh) | 钢、钢结构件、电子设备及钢结构件的制备方法 | |
CN106825611A (zh) | 一种掺杂钨合金粉末及其制备方法 | |
TW201718901A (zh) | 以還原反應製備多孔球狀鐵基合金粉的方法、其粉末和燒結體 | |
CN108727001B (zh) | 一种二氧化锆增韧板片状氧化铝基复合陶瓷及其制备方法 | |
CN103693957B (zh) | 一种微波介质陶瓷的制备方法 | |
CN113430417A (zh) | 一种添加稀土氧化物的高性能钛合金及其制备方法 | |
CN111112641A (zh) | 纳米钼铼合金粉末的制备方法 | |
CN108555278A (zh) | 一种用于钛合金粉末注射成型的粘结剂以及注射成型钛合金零件的方法 | |
CN110304926B (zh) | 一种氮化硅泥料及其制备方法和氮化硅陶瓷件 | |
CN114700496B (zh) | 高强度不锈钢粉末的制备方法 | |
CN113798498B (zh) | 一种不锈钢产品及一种不锈钢产品的制备方法 | |
CN112745125B (zh) | 一种碳化硅材料的制备方法、碳化硅及其应用 | |
CN116813324B (zh) | 一种复合铁氧体材料及其制备方法 | |
CN106431380A (zh) | 一种制备可低温烧结的纳米钡铁氧体的方法 | |
CN110590359B (zh) | 一种钛酸钡基无铅压电陶瓷及其制备方法 | |
CN109202068B (zh) | 一种耐腐蚀支撑板 | |
CN101654363B (zh) | 等温度梯度换热器陶瓷分流法兰的制备方法 | |
CN117300150A (zh) | 钼基合金零件的增材制造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |