氮化硅锰合金的高温自蔓延合成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种合金材料的制备方法，具体为氮化硅锰合金的高温自蔓延合成方法。
【背景技术】
[0002]氮化硅锰是重要的微合金化材料之一。现有专利CN 101514406A中公开了一种氮化硅锰合金的生产方法，主要采用真空烧结法，将硅锰合金和硅铁合金粉碎、混合后入转炉，真空通氮，加热至200-600°C，反应1-10小时；反应产物再次粉碎，与铁粉混均，加入黏合剂，造球，转炉中初步烧结，通氮气，反应2-10个小时，再次粉碎至，混入碳粉，加入黏合剂，重新造球；造球在真空烧结炉加热最终冷却至常温出炉。该方法的主要缺点是:1、工艺流程繁琐；2、生产周期长，仅反应过程最长需要34小时，尚不计算粉碎、混均、造球以及降温过程；3、生产成本高，需要粉碎设备、转炉、混料机、造球机、真空烧结炉等；4、碳含量控制困难，易造成碳过量:制备中额外加入的碳粉，不易固溶入晶格，造成游离碳富集，使得钢种碳超标。
[0003]专利CN 101619411A中公开了一种炼钢用氮化硅锰合金及其制备方法，主要采用推板窑法，(I)将普通硅锰和普通硅铁为原料或普通硅锰、普通硅铁和金属锰为原料，按目标配比配料；(2)粉碎后，过60目筛；(3)混合均匀后加入物料重量7-9%质量浓度为8%的聚乙烯醇水溶液；(4)造粒，制成粒径10-40mm的球状物；(5)将球状物装入坩祸送入推板窑，通入高纯氮气，保持10-70Pa的压力，1000-1250°C反应5_7小时，冷却后得到高氮硅锰合金。该技术主要缺点:(I)反应时间长，生产效率低，反应最少需要5小时，不算粉碎、混料和造粒时间，5小时后随炉冷却，才能完成一个生广周期；(2)碳含量易超标，混料中加入的聚乙烯醇水溶液，在500-600°C大量分解，造成游离碳，使得钢种碳超标；(3)设备投入大，推板窑设备昂贵且维护成本高。
【发明内容】
[0004]针对上述技术问题，本发明提供一种氮化硅锰合金的制备方法，缩短工艺流程，降低反应时间和成本。
[0005]具体技术方案为:
[0006]氮化硅锰合金的高温自蔓延合成方法，包括以下步骤:
[0007](I)根据对氮化硅锰的品质需求，进行配料计算；
[0008](2)以75硅铁、锰铁粉为原料按照配料计算进行称重，原料粒度50— 300目，加入化学激励剂，化学激励剂加入量为原料重量的1-10% ;
[0009](3)进行干粉混合和均匀化；
[0010](4)将均匀化和混均后的粉体装入反应舟，放入高温自蔓延炉内，抽真空后，通入高纯氮气，压力控制在1MPa ；
[0011](5)借助外部热激励，点火、诱发局部反应；根据反应物料量，可以同时开启1-3处点火；
[0012](6)反应自发进行氮化直至反应结束，得到氮化硅锰合金。
[0013]化学激励剂，主要Mg粉、Ti粉、铝粉和聚氯乙烯为主。
[0014]所获得的氮化硅锰合金各物质质量含量为N20-35%，Mnl5-25%，Si40-50%,P ^ 0.04%, S ^ 0.05，余量为铁和其它金属元素。
[0015]本发明提供的氮化硅锰合金的高温自蔓延合成方法，通过热力学计算为前提，设计原料化学反应过程，以原料化学反应的自身放热为核心，通过外部少量热量诱发原料化学反应体系，局部发生反应启动燃烧合成，形成燃烧波，此后，随着燃烧波的推进，整个反应过程在自身放出的热量下，燃烧生成目标产物。该方法显著的优点在于:(1)反应速度快，整个工艺过程在40分钟以内；(2)节能绿色环保，除了需要极少量的外部能量启动反应几乎无能量消耗，目标产物的合成主要依赖自身放热反应完成。反应中无有害物质的排放和挥发，仅使用高纯氮气作为气源(3)设备投入少，工艺简单，仅需自蔓延反应炉，混料设备，一个生产周期在I小时之内；(4)生产能力机动灵活，可根据市场需求，通过增减开启自蔓延反应炉数目，调节产能；(5)生产效率高，成本低，除了反应时间大大缩短外，一个工人可以一个生产周期内，操作3-4台自蔓延反应炉。
【具体实施方式】
[0016]结合实施例说明本发明的【具体实施方式】:
[0017]实施例1
[0018]氮化硅锰合金的高温自蔓延合成方法，包括以下步骤:
[0019](I)根据对氮化硅锰的品质需求，进行配料计算；
[0020](2)以75硅铁、锰铁粉为原料按照配料计算进行称重，原料粒度小于300目，加入化学激励剂，化学激励剂加入量为原料重量的10% ;
[0021](3)进行干粉混合和均匀化；
[0022](4)将均匀化和混均后的粉体装入反应舟，放入高温自蔓延炉内，抽真空后，通入高纯氮气，压力控制在1MPa ；
[0023](5)借助外部热激励，点火、诱发局部反应；
[0024](6)反应自发进行氮化，反应过程在40分钟内，得到氮化硅锰合金。
[0025]实施例2
[0026]氮化硅锰合金的高温自蔓延合成方法，包括以下步骤:
[0027](I)根据对氮化硅锰的品质需求，进行配料计算；
[0028](2)以75硅铁、锰铁粉为原料按照配料计算进行称重，原料粒度小于300目，加入化学激励剂，化学激励剂加入量为原料重量的1% ;
[0029](3)进行干粉混合和均匀化；
[0030](4)将均匀化和混均后的粉体装入反应舟，放入高温自蔓延炉内，抽真空后，通入高纯氮气，压力控制在1MPa ；
[0031](5)借助外部热激励，点火、诱发局部反应；
[0032](6)反应自发进行氮化，反应过程在40分钟内，得到氮化硅锰合金。
[0033]实施例3
[0034]氮化硅锰合金的高温自蔓延合成方法，包括以下步骤:
[0035](I)根据对氮化硅锰的品质需求，进行配料计算；
[0036](2)以75硅铁、锰铁粉为原料按照配料计算进行称重，原料粒度小于300目，加入化学激励剂，化学激励剂加入量为原料重量的5% ;
[0037](3)进行干粉混合和均匀化；
[0038](4)将均匀化和混均后的粉体装入反应舟，放入高温自蔓延炉内，抽真空后，通入高纯氮气，压力控制在1MPa ；
[0039](5)借助外部热激励，点火、诱发局部反应；
[0040](6)反应自发进行氮化，反应过程为40分钟，得到氮化硅锰合金。
【主权项】
1.氮化硅锰合金的高温自蔓延合成方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)根据对氮化硅锰的品质需求，进行配料计算； (2)以75硅铁、锰铁粉为原料按照配料计算进行称重，原料粒度50—300目，加入化学激励剂，化学激励剂加入量为原料重量的1-10% ; (3)进行干粉混合和均匀化； (4)将均匀化和混均后的粉体装入反应舟，放入高温自蔓延炉内，抽真空后，通入高纯氮气，压力控制在1MPa ； (5)借助外部热激励，点火、诱发局部反应；根据反应物料量，可以同时开启1-3处点火； (6)反应自发进行氮化直至反应结束，得到氮化硅锰合金。
【专利摘要】本发明涉及一种合金材料的制备方法，具体为氮化硅锰合金的高温自蔓延合成方法，以75硅铁、锰铁粉为原料按照配料计算进行称重，加入化学激励剂，均匀化和混均后的粉体装入反应舟，放入高温自蔓延炉内，抽真空后，通入高纯氮气，压力控制在10MPa，借助外部热激励，点火、诱发局部反应；反应结束得到氮化硅锰合金。该方法的工艺流程短，生产成本低，反应速度快，节约能源，并且整个工艺过程无有害物质的排放。
【IPC分类】C22C1-10
【公开号】CN104878239
【申请号】CN201510330424
【发明人】刘福东, 齐文斌, 徐信, 陈德礼, 许威, 陈曦, 高海军, 申林, 张长远, 刘树会
【申请人】白城福佳科技有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月15日