本发明涉及一种耐热铸铁用变质剂，具体涉及一种钒铁钴-硅钙合金负载纳米硫化锌-氧化钛的耐热铸铁用复合变质剂及其制备方法。
背景技术：
：耐热铸铁是指用于高温条件下的铸铁，国家标准中主要分为铬系、硅系和铝系三种类型的耐热铸铁,这类铸铁具有抗氧化、抗生长性能的性能，随着使用温度的增加，对现有的耐热铸铁使用性能要求更高，目前的耐热铸铁存在的问题主要表现在导热性差、抗热冲击性能差、高脆性、废品率高、使用寿命短等等，为了解决这些问题，在铸铁浇注前采取有效的变质处理显得尤为重要，目前采用鹅变质剂为硅、铝、钙、铜、钛、铌以及稀土等合金元素作为变质剂，以细化晶核，增加晶核数量，促进石墨球化，提高致密度，改善高温机械性能，然而在实际使用时存在原料利用率低，生产成本高等因素的制约，近年来兴起利用纳米材料作为变质剂，然而由于纳米材料的结构特点，其在熔体中的分散性差，容易漂浮，需要辅助专门的喷射装置，提高了生产成本。技术实现要素：本发明的目的在于，制备一种由纳米材料与合金元素混合负载的新型变质剂，减少贵重合金元素的使用量，同时简单无损的改善纳米材料在熔体中分散性，提高各原料的利用率，改善耐热铸铁机械性能，为了实现上述目的，本发明提供一种钒铁钴-硅钙合金负载纳米硫化锌-氧化钛的耐热铸铁用复合变质剂及其制备方法，采用的技术方案如下：一种钒铁钴-硅钙合金负载纳米硫化锌-氧化钛的耐热铸铁用复合变质剂及其制备方法，其特征在于，该变质剂由以下重量份的原料制成：纳米硫化锌1-2、聚碳硅烷2-3、氟化钙1-2、纳米氧化钛1-2、超细硅酸铝1-2、钒铁粉3-5、多壁碳纳米管3-4、硅钙合金粉4-6、钴粉2-3、浓度为10-12%的乙醇水溶液25-30、磷酸二氢镁1-2、助剂0.5-1。所述的助剂由以下重量份的原料制成：不锈钢纤维微粉2-3、硅锶孕育剂4-5、浓度为20-30%的PAG淬火液3-5、木质素磺酸钠0.5-0.8、氧化锰1-3、偏硼酸钙0.8-1、有机膨润土2-3、水12-15，制备方法为：先将木质素磺酸钠、偏硼酸钙溶于水中，随后在水溶液中投入有机膨润土，搅拌混合20-30min后研磨处理1-2h，得改性有机膨润土均浆，随后再将其它剩余物料加入有机膨润土均浆中，继续搅拌混合2-3h，即得掺杂不锈钢纤维微粉的增强增韧复合孕育助剂。所述的一种钒铁钴-硅钙合金负载纳米硫化锌-氧化钛的耐热铸铁用复合变质剂的制备方法为：（1）先将聚碳硅烷、超细硅酸铝、钒铁粉、钴粉与硅钙合金粉混合均匀后投入电炉中，熔融后浇注成型，随后将所得合金破碎，过300-400目筛，得合金粉备用；（2）将纳米硫化锌、纳米氧化钛与多壁碳纳米管混合，投入10-15重量份的乙醇水溶液中，密闭高速搅拌混合10-15h，得多壁碳纳米管负载纳米硼化钒-陶瓷粉的复合浆料备用；（3）将步骤（1）所得的合金微粉、步骤（2）所得浆料与其它剩余成分混合，在密闭环境中进行二次搅拌，混合浆料高速搅拌混合12-18h后热风干燥，完全除去水份，破碎成细粉状，即得。与现有技术相比，本发明复合变质剂以高热稳定、高比表面积、高强度、高韧性的多壁碳纳米管负载的硫化锌、纳米氧化钛，提高了纳米材料在熔液中的分散性和活性，产生了大量的细化晶核，而钒铁钴-硅钙合金粉改善了传统硅钙变质剂的性能，提高了铸铁的韧性和耐热性；将纳米材料与复合合金粉相互粘结负载，极大的提高了原料的利用率，该变质剂有效的促进了铸铁的石墨化进程，石墨体更为细化，有效改善耐热铸铁的综合力学性质，得到的铸件致密，抗热冲击，抗热氧化，且较之传统变质剂使用更为便捷，生产成本更低。具体实施方式实施例本实施例变质剂由以下重量份原料制成：纳米硫化锌1.4、聚碳硅烷2、氟化钙1.2、纳米氧化钛2、超细硅酸铝1.8、钒铁粉4、多壁碳纳米管4、硅钙合金粉6、钴粉2、浓度为10%的乙醇水溶液28、磷酸二氢镁1.5、助剂0.8。所述的助剂由以下重量份的原料制成：不锈钢纤维微粉3、硅锶孕育剂4.5、浓度为25%的PAG淬火液4、木质素磺酸钠0.6、氧化锰2、偏硼酸钙0.8、有机膨润土2、水14，制备方法为：先将木质素磺酸钠、偏硼酸钙溶于水中，随后在水溶液中投入有机膨润土，搅拌混合30min后研磨处理1.5h，得改性有机膨润土均浆，随后再将其它剩余物料加入有机膨润土均浆中，继续搅拌混合3h，即得掺杂不锈钢纤维微粉的增强增韧复合孕育助剂。所述的一种钒铁钴-硅钙合金负载纳米硫化锌-氧化钛的耐热铸铁用复合变质剂的制备方法为：（1）先将聚碳硅烷、超细硅酸铝、钒铁粉、钴粉与硅钙合金粉混合均匀后投入电炉中，熔融后浇注成型，随后将所得合金破碎，过300目筛，得合金粉备用；（2）将纳米硫化锌、纳米氧化钛与多壁碳纳米管混合，投入12重量份的乙醇水溶液中，密闭高速搅拌混合14h，得多壁碳纳米管负载纳米硼化钒-陶瓷粉的复合浆料备用；（3）将步骤（1）所得的合金微粉、步骤（2）所得浆料与其它剩余成分混合，在密闭环境中进行二次搅拌，混合浆料高速搅拌混合16h后热风干燥，完全除去水份，破碎成细粉状，即得。本实施例以RTCr16为例，使用方法为：在RTCr16制造过程中使用包底冲入法分别加入0.40wt%、0.60wt%、0.80wt%的变质剂，变质处理后的铸液浇注出试样，试样尺寸均为Φ30mm×300mm，且分别标记为1、2、3，这三种不同变质剂含量的试样各自力学性能测试结果如下：编号123抗拉强度630MPa660MPa685MPa布氏硬度425HB452HB475HB伸长率6.8%9.0%10.5%氧化速率（850℃×100h）3.8g/m2.h2.6g/m2.h1.4g/m2.h生长率6.0%4.8%3.0%当前第1页1 2 3