一种硅钛铝氮化材料、其制备方法及应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种硅钛铝氮化材料、其制备方法及应用，该硅钛铝氮化材料的化学组成以质量％计，氮为10-35％，锰为0.1-20％，硅为20-50％，铝为0.5-15％，钛为1-30％，铁为5-35％，钒为0.2-12％，硫≤0.15％，磷≤0.15％。本发明的硅钛铝氮化材料的熔点在1450-1500℃之间，熔点低，密度在3.3-6.3t/m3之间，氮在钢中吸收率超过75％，钢中氮控制命中率可达100％，节约钢铁生产成本10-90元/吨，且本发明的制备方法简单，能广泛用于钢铁冶金领域冶炼含氮钢，具有广阔的应用前景。
【专利说明】一种硅钛铝氮化材料、其制备方法及应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种硅钛铝氮化材料、其制备方法及应用，尤其涉及一种为钢铁生产提供高效微氮合金化处理的含氮合金的生产方法。
【背景技术】
[0002]目前,氮化物有多种,如氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化钛、氮化锆、氮化锰、氮化硅
铁、氣化娃猛铁、氣化络铁、氣化f凡铁等。
[0003]其中氮化硅、氮化铝、氮化硼、氮化钛、氮化锆因具有较高的熔点、硬度及耐磨性好主要用于耐火材料、耐磨颜料及耐磨机械或耐磨件等领域，其合成工艺主要包括高压烧结和常压烧结合成和自蔓延燃烧合成工艺。该类氮化物具有如下不足:①合成温度高，能耗高，尤其是电耗较高；②对原料质量要求较高，既要求原料纯度要高，又要求原料粒度分布合适；③生产周期长，单炉产量低，单位成本高该类氮化物熔点很高，高温稳定性好，在钢水温度下很难快速溶化而被钢水吸收，不适宜作为钢水进行氮合金化处理的氮化合金。⑤该类氮化物主要用于耐火材料、耐磨材料、机械加工如刀具和轴承等行业。
[0004]其中，氮化硅铁、氮化硅锰铁 、氮化锰铁、氮化铬铁、氮化钒铁等氮化物可用于含氮钢进行氮合金化处理，为较为常见的氮化合金，尤其是氮化硅铁、氮化硅锰铁、氮化锰铁、氮化铬铁在含氮不锈钢中广泛应用。主要生产工艺包括烧结和自蔓延燃烧合成。这些含氮合金虽可作为含氮合金对钢水进行氮合金化处理，但也存在如下明显不足:①氮化硅铁、氮化硅锰铁虽然氮含量较高，但该类氮化合金熔点高，在1500-170(TC温度下溶解速率较慢，需要将钢水温度升高到1800°C甚至更高的温度，才能确保氮溶解到钢中，这样一方面造成能耗增加，吨钢耐火材料消耗增加，钢的洁净度控制困难；另一方面也导致生产工艺复杂，控制难度加大，生产效率低，吨钢制造成本增加；同时造成钢中氮含量不稳定，造成钢中氮量命中率降低，因氣未达标成为废品。
[0005]此外，氮化锰铁、氮化铬铁已经成为冶炼含氮不锈钢主要增氮合金，广泛于不锈钢生产中。具有如下不足:其熔点虽然比氮化硅铁、氮化硅锰铁低，但也在1600°C以上；另，该类氮化物含氮量一般不会超过10%，含氮量较低，冶炼含氮钢时该类合金加入量大，合金成本增加；氮化铬因含铬较高，限制了其在低铬钢中的使用。
[0006]氮化硅铁、氮化硅锰铁和氮化锰铁等合金中本身存在Mn-N和Fe-N健，加入到含锰较高的钢中，在凝固、加热、变形和冷却过程中极易生成布氏体相(Mn4N和Fe4N)，布氏体相为时效脆性相，其时效潜伏期不确定，因此，采用这三种常规氮化合金生产钢存在不确定的时效和脆性断裂风险。
[0007]钒氮合金其熔点不高，且在钢液温度下容易完全与铁基体互溶，在钢液凝固、加热、轧制极易析出碳氮化钒或固溶在钢中起到强化钢的重要作用，已经成为钒、氮微合金化的重要合金原料，但该合金属贵重金属和战略资源，价格昂贵、资源紧张。该氮合金在普通结构钢中作为高效强化合金，受成本压力已经成为解决提高钢的强度级别和降低生产成本的“鸡肋”。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种熔点相对较低、氮在钢中吸收率高，钢中氮控制命中率高的硅钛铝氮化材料。
[0009]本发明的另一目的在于提供一种制备方法简单、成本低、上述硅钛铝氮化材料的制备方法。
[0010]本发明的另一目的在于提供一种应用，将本发明的硅钛铝氮化材料应用于钢铁冶金领域冶炼含氣钢。
[0011]本发明的硅钛铝氮化材料的化学组成以质量％计，氮为10-35%，锰为0.1-20%,硅为 20-50%，铝为 0.5-15%，钛为 1-30%，铁为 5-35%，钒为 0.2-12%，硫≤ 0.15%，磷(0.15%。
[0012]本发明优选方案，
[0013]其化学组成以质量％计，氮为10-25 %，锰为0.2-4 %，硅为30-45 % ,铝为0.5-10%，钛为 10-20%，铁为 15-3 0%，钒为 0.2-4.0%，硫≤ 0.15%，磷≤ 0.15%。
[0014]进一步优选的方案，
[0015]其化学组成以质量％计，氮为15-35%，锰为1-10%，硅为25_50%，铝为1_15%，钛为 5-25%，铁为 5-20%，钒为 0.5-5% K 0.12%，磷≤ 0.12%。
[0016]更进一步优选的方案，
[0017]其化学组成以质量％计，氮为20-35 %，锰为4-15 %，硅为20-45 %，铝为1_8 %，钛为 5-20%，铁为 15-35%，钒为 2-12% K 0.12%，磷≤ 0.12。
[0018]最优选的方案，
[0019]其化学组成以质量％计，氮为10-20%，锰为5-20%，硅为10_40%，铝为1_10%，钛为5-20%，铁为15-35%，钒为2-12%，硫硫≤0.12%，磷≤0.12%。
[0020]本发明材料的熔点为1450_1500°C，密度在3.3-6.3t/m3之间。
[0021]本发明的所述硅钛铝氮化材料通过将氮化硅或氮化硅铁10-80%，氮化硅锰或氮化猛或氮化铁猛或氮化娃猛铁1-60%,钥;或钥;合金0.5-15%,钛或钛合金2-30%,招或招合金1.0_20%，硅铁或锰铁或硅锰铁或铁粉1-30%，催化剂1-5%，活性剂1-8%按总质量百分比100%混合制得。
[0022]本发明所述硅钛铝氮化材料包括以下制备步骤:
[0023]I)将氮化硅或氮化硅铁10-80%，氮化硅锰或氮化锰或氮化铁锰或氮化硅锰铁1-60%,钒或钒合金0.5-15%，钛或钛合金2-30%，铝或铝合金1.0-20%，硅铁或锰铁或硅锰铁或铁粉1_30%，催化剂1-5%，活性剂1-6%按总质量百分比100%混合均匀；
[0024]2)将混合均匀后的混合物磨成粒度为-320目~-100目的细粉。
[0025]进一步的制备还可以是将2)步得到的细粉在真空烧结炉内以2_40°C /分钟升温至500-1000°C，在700-1000°C下进行氮化烧结10-50小时，将氮化烧结物以2_25°C /分钟冷却到100-400°C时装入真空微波烧结炉内，在200-500°C下进行活化烧结1_20小时。
[0026]将经活化烧结后得到的活化烧结物粉碎，包装即可。
[0027]本发明中所述钒合金优选为钒铁合金或钒氮合金；所述钛合金优选为钛铁合金或钛铝合金；所述铝合金优选为铝锰合金或铝钛合金。[0028]活化烧结物可经破碎后直接包装成2_25Kg/袋，或经成型机制成形状尺寸为5-40mm的固体颗粒，然后按2_25Kg/袋包装，或根据用户需求进行称量包装。
[0029]也可将活化烧结物在不加粘结剂的情况下，经高压挤压成型制成不同形状的颗粒或块状或圆筒状或鹅卵石状；或加入粘结剂并经混料机混匀后，经成型机成型成不同形状的颗粒或块状。
[0030]所述催化剂为V205、MnO2或纯铁，活性剂为活性碳、金属锰、碱金属氧化物、纳米金属粉、稀土金属或萤石粉。
[0031 ] 所述粘接剂为树脂、水玻璃、纸浆或糖浆。
[0032]对本发明的制备方法中使用的合金如钒铁合金中钒和铁的具体含量没有特别限定，只要控制其最终制备得到的硅钛铝氮化材料中各个元素的含量在本发明的范围内即可。
[0033]本发明的有益效果
[0034]本发明的硅钛铝氮化材料的熔点在1450_1500°C之间，熔点低，密度在3.3-6.3t/m3之间，能广泛用于钢铁冶金领域冶炼含氮钢，且氮在钢中吸收率超过75%，钢中氮控制命中率可达100 %，节约钢铁生产成本10-90元/吨，具有广阔的应用前景。此外，本发明的制备方法简单、成本低、硅钛铝氮化材料的强度高。本发明实现了低成本生产低合金高强钢产品，达到在减量如提下提闻钢材的性能级别。
【具体实施方式】
[0035]下面结合实施例对本发明进一步的详细描述，但本发明并不限于下述实施例。
[0036]实施例1
[0037]将氮化硅或氮化硅铁34.67%，氮化硅锰铁或氮化锰铁10.70%，钒或钒合金
2.36%,钛或钛合金13.95%，铝或铝合金9.43 %，硅铁或锰铁或硅锰铁或铁粉26.11 %，催化剂V2O5L 32%，活性剂活性碳1.46%混合均匀；
[0038]2)将混合均匀后的混合物经过雷蒙磨磨粉系统磨成粒度为-300目至-150目的细粉；
[0039]3)将磨成的细粉在真空烧结炉内以37°C/分钟升温至510°C，在710°C下进行氮化烧结36小时，将氮化烧结物以3°C /分钟冷却到380°C时装入真空微波烧结炉内，在420°C下进行活化烧结18小时。
[0040]4)经成型机制成形状尺寸为25mm的固体颗粒，然后按IOKg/袋包装，或根据用户需求进行称量包装。
[0041]制备得到的硅钛铝氮化材料中氮含12.56%，锰含4.73%，硅含量33.25%，铝含量6.32%，钛含量12.74%，铁含量28.48%，钒含量1.69%，硫含量0.12%，磷含量0.11%。熔点1451°C，密度5.91t/m3，将其用于钢铁冶金领域冶炼HRB400钢筋，氮在钢中吸收率为75.16%，钢中氮控制命中率为100%，使用本材料生产HRB400E钢筋，其合金成本较传统工艺生产HRB400E钢筋其合金成本降低25.72元/吨。
[0042]实施例2
[0043] I)将氮化硅或氮化硅铁54.18%，氮化硅锰铁或氮化锰铁1.36%，钒或钒合金0.50%，钛或钛合金17.77%，铝或铝合金1.10%，硅铁或锰铁或硅锰铁或铁粉19.12%，催化剂V2053.32%，活性剂活性碳2.65%混合均匀；
[0044]2)将混合均匀后的混合物经过雷蒙磨磨粉系统磨成粒度为-250目至-100目的细粉；
[0045]3)将磨成的细粉在真空烧结炉内以23°C /分钟升温至810°C，在970°C下进行氮化烧结11小时，将氮化烧结物以23°C /分钟冷却到360°C时装入真空微波烧结炉内，在210°C下进行活化烧结3小时。
[0046]4)活化烧结物经破碎直接包装成5Kg/袋。
[0047]制备得到的硅钛铝氮化材料中氮含23.71 %，锰含0.25%，硅含量38.14%，铝含量0.61%，钛含量16.02%，铁含量20.91%，钒含量0.25%，硫含量0.08%，磷含量0.03%。熔点1463°C，密度5.87t/m3,将其用于钢铁冶金领域冶炼Q690钢，氮在钢中吸收率为81.27%，钢中氮控制命中率为100%，使用本材料生产Q690钢其合金成本较传统工艺生产Q690钢其合金成本降低89.56元/吨。 [0048]实施例3
[0049]I)将氮化硅或氮化硅铁49.31%，氮化硅锰铁或氮化锰铁5.51%，钒或钒合金
3.56%,钛或钛合金20.37%，铝或铝合金1.50%，硅铁或锰铁或硅锰铁或铁粉14.47%，催化剂V2052.12%，活性剂活性碳3.16%混合均匀；
[0050]2)将混合均匀后的混合物经过雷蒙磨磨粉系统磨成粒度为-300目至-100目的细粉；
[0051]3)将磨成的细粉在真空烧结炉内以5°C /分钟升温至610°C，在760°C下进行氮化烧结16小时，将氮化烧结物以15°C /分钟冷却到230°C时装入真空微波烧结炉内，在360°C下进行活化烧结16小时。
[0052]4)活化烧结物经破碎包装成IOKg/袋。
[0053]制备得到的硅钛铝氮化材料中氮含19.57%，锰含2.11%，硅含量41.36%，铝含量0.56 %，钛含量18.37 %，铁含量15.36 %，钒含量2.55 %，硫含量0.03 %，磷含量0.09%。熔点1448°C，密度5.75t/m3,将其用于钢铁冶金领域冶炼Q345钢，氮在钢中吸收率为82.73%，钢中氮控制命中率为100%，使用本材料生产Q345钢，较传统工艺生产Q345钢其合金成本降低26.16元/吨。
[0054]实施例4
[0055]I)将氮化硅或氮化硅铁47.19 %，氮化硅锰铁或氮化锰铁22.16 %，钒或钒合金
5.87%，钛或钛合金12.15%，铝或铝合金5.81%，硅铁或锰铁或硅锰铁或铁粉3.13%，催化剂V2052.12%，活性剂活性碳1.57%混合均匀；
[0056]2)将混合均匀后的混合物经过雷蒙磨磨粉系统磨成粒度为-250目至-100目的细粉。
[0057]3)分袋包装处理；按每袋IOKg直接包装。
[0058]制备得到的硅钛铝氮化材料中氮含25.57 %，锰含0.25 %，硅含量37.93 %，铝含量5.21%，钛含量11.12%，铁含量8.19%，钒含量4.51%，硫含量0.06%，磷含量0.07%。熔点1457°C，密度5.34t/m3，将其用于钢铁冶金领域冶炼HRB500钢筋，氮在钢中吸收率为82.91%,钢中氮控制命中率为100%，使用本材料生产HRB500E钢筋，其合金成本较传统工艺生产HRB500E钢筋其合金成本降低56.52元/吨。[0059]实施例5
[0060]I)将氮化硅或氮化硅铁33.52%，氮化硅锰铁或氮化锰铁5.83%，钒或钒合金0.75%,钛或钛合金26.17%，铝或铝合金14.66%，硅铁或锰铁或硅锰铁或铁粉14.56%，催化剂V2052.36%，活性剂活性碳2.15%混合均匀；
[0061]2)将混合均匀后的混合物经过雷蒙磨磨粉系统磨成粒度为-250目至-100目的细粉；
[0062]3)将磨成的细粉在真空烧结炉内以8°C /分钟升温至810°C，在900°C下进行氮化烧结26小时，将氮化烧结物以21°C /分钟冷却到350°C时装入真空微波烧结炉内，在460°C下进行活化烧结3小时。
[0063]4)经成型机制成形状尺寸为36mm的固体颗粒，然后按IOKg/袋包装，或根据用户需求进行称量包装。
[0064]制备得到的硅钛铝氮化材料中氮含15.65%，锰含1.17 %，硅含量26.36 %，铝含量13.10%，钛含量24.12%，铁含量18.78%，钒含量0.62%，硫含量0.11%，磷含量0.09%。熔点1485°C，密度5.68t/m3，将其用于钢铁冶金领域冶炼Q460钢氮在钢中吸收率为78.62%，钢中氮控制命中率为100%，使用本材料生产Q460钢，其合金成本较传统工艺生产Q460钢其合金成本降低57.29元/吨。[0065]实施例6
[0066]I)将氮化硅或氮化硅铁21.83 %，氮化硅锰铁或氮化锰铁58.65 %，钒或钒合金
11.72%，钛或钛合金2.58%，铝或铝合金1.32%，硅铁或锰铁或硅锰铁或铁粉1.51%，催化剂V2O5L 23%，活性剂活性碳1.16%混合均匀；
[0067]2)将混合均匀后的混合物经过雷蒙磨磨粉系统磨成粒度为-250目至-100目的细粉；
[0068]3)将磨成的细粉在真空烧结炉内以19°C /分钟升温至670°C，在780°C下进行氮化烧结21小时，将氮化烧结物以16°C /分钟冷却到310°C时装入真空微波烧结炉内，在420°C下进行活化烧结15小时。
[0069]4)经成型机制成形状尺寸为26mm的固体颗粒，然后按15Kg/袋包装，或根据用户需求进行称量包装。
[0070]通过适当选取上述原料，使制备得到的硅钛铝氮化材料中氮含31.61%，锰含
9.13%,硅含量37.66 %，铝含量2.22 %，钛含量2.13 %，铁含量8.01 %，钒含量9.12 %，硫含量0.03 %，磷含量0.09 %。熔点1492°C，密度5.32t/m3，将其用于钢铁冶金领域冶炼HRB600E钢筋，氮在钢中吸收率为79.31 %，钢中氮控制命中率为100%，使用本材料生产HRB600E钢筋，其合金成本较传统工艺生产HRB600E钢筋其合金成本降低28.49元/吨。
[0071]实施例7
[0072]I)将氮化硅或氮化硅铁23.84 %，氮化硅锰铁或氮化锰铁24.56 %，钒或钒合金
7.16%，钛或钛合金10.24%，铝或铝合金5.13%，硅铁或锰铁或硅锰铁或铁粉18.98%，催化剂V2054.31%,活性剂活性碳5.78%混合均匀；
[0073]2)将混合均匀后的混合物经过雷蒙磨磨粉系统磨成粒度为-250目至-100目的细粉；
[0074]3)将磨成的细粉在真空烧结炉内以2_40°C /分钟升温至500-1000°C，在700-1000°C下进行氮化烧结10-50小时，将氮化烧结物以2_25°C /分钟冷却到100-400°C时装入真空微波烧结炉内，在200-500°C下进行活化烧结1-20小时。
[0075]4)活化烧结物经破碎直接包装。分袋包装处理；
[0076]按每袋IOKg直接包装。
[0077]制备得到的硅钛铝氮化材料中氮含20.23%，锰含14.21%，硅含量21.34%，铝含量4.31%，钛含量9.21%，铁含量24.31%，钒含量6.25%，硫含量0.11%，磷含量0.03%。熔点1491 °C，密度5.47t/m3，用于钢铁冶金领域冶炼HRB400钢筋，氮在钢中吸收率为81.59%,钢中氮控制命中率为100%，使用本材料生产HRB400E钢筋，其合金成本较传统工艺生产HRB400E钢筋其合金成本降低23.33元/吨。
[0078]实施例8
[0079]I)将氮化硅或氮化硅铁39.61%，氮化硅锰铁或氮化锰铁27.90%，钒或钒合金
4.32%,钛或钛合金5.28%，铝或铝合金7.18%，硅铁或锰铁或硅锰铁或铁粉9.86%，催化剂V2052.71 %，活性剂活性碳3.14%混合均匀；
[0080]2)将混合均匀后的混合物经过雷蒙磨磨粉系统磨成粒度为-250目至-100目的细粉；
[0081]3)将磨成的细粉在真空烧结炉内以16°C /分钟升温至620°C，在790°C下进行氮化烧结18小时，将氮化烧结物以12°C /分钟冷却到360°C时装入真空微波烧结炉内，在430°C下进行活化烧结1.5 小时。
[0082]4)活化烧结物经破碎，然后经成型机制成形状尺寸为8mm的固体颗粒，然后按IOKg/袋包装，或根据用户需求进行称量包装。
[0083]制备得到的硅钛铝氮化材料中氮含25.31%，锰含4.48%，硅含量41.65%，铝含量6.43%，钛含量4.79%，铁含量14.11%，钒含量3.11%，硫含量0.06%，磷含量0.06%。熔点1471 °C，密度5.53t/m3，用于钢铁冶金领域冶炼HRB400钢筋，氮在钢中吸收率为79.45%，钢中氮控制命中率为100%，使用本材料生产HRB400E钢筋，其合金成本较传统工艺生产HRB400E钢筋其合金成本降低27.91元/吨。
[0084]实施例9
[0085]I)将氮化硅或氮化硅铁21.11%，氮化硅锰铁或氮化锰铁19.95%，钒或钒合金
6.39%,钛或钛合金21.52%，铝或铝合金7.56%，硅铁或锰铁或硅锰铁或铁粉18.67%，催化剂V2052.54%，活性剂活性碳2.26%混合均匀；
[0086]2)将混合均匀后的混合物经过雷蒙磨磨粉系统磨成粒度为-250目至-100目的细粉；
[0087]3)将磨成的细粉在真空烧结炉内以3°C/分钟升温至510°C，在760°C O下进行氮化烧结46小时，将氮化烧结物以24°C /分钟冷却到370°C时装入真空微波烧结炉内，在450°C下进行活化烧结2小时。
[0088]4)活化烧结物经破碎，经成型机制成形状尺寸为16mm的固体颗粒，然后按15Kg/代包装，或根据用户需求进行称量包装。
[0089]通过适当选取上述原料，使制备得到的硅钛铝氮化材料中氮含11.21%，锰含
5.23%，硅含量36.17%，铝含量5.26%，钛含量16.32%，铁含量20.53%，钒含量5.13%，硫含量0.09 %，磷含量0.06 %。熔点1465 °C，密度5.61t/m3，将其用于钢铁冶金领域冶炼HRB400钢筋，氮在钢中吸收率为81.25%，钢中氮控制命中率为100%，使用本材料生产HRB400E钢筋，其合金成本较传统工艺生产HRB400E钢筋其合金成本降低18.19元/吨。
[0090]实施例10
[0091]I)将氮化硅或氮化硅铁15.16%，氮化硅锰铁或氮化锰铁35.24%，钒或钒合金
12.71%，钛或钛合金6.76%，铝或铝合金11.33%，硅铁或锰铁或硅锰铁或铁粉10.27%,催化剂V2O5L 16%，活性剂活性碳7.37%混合均匀；
[0092]2)将混合均匀后的混合物经过雷蒙磨磨粉系统磨成粒度为-250目至-100目的细粉；
[0093]3)将磨成的细粉在真空烧结炉内以18°C /分钟升温至770°C，在850°C下进行氮化烧结21小时，将氮化烧结物以16°C /分钟冷却到150°C时装入真空微波烧结炉内，在280°C下进行活化烧结13小时。
[0094]4)活化烧结物经破碎经成型机制成形状尺寸为25mm的固体颗粒，然后按16Kg/袋包装，或根据用户需求进行称量包装。
[0095]制备得到的硅 钛铝氮化材料中氮含15.15%，锰含19.12 %，硅含量23.21 %，铝含量9.32%，钛含量5.25%，铁含量16.11%，钒含量11.79%，硫含量0.02%，磷含量0.03%。熔点1461 °C，密度5.38t/m3，将其用于钢铁冶金领域冶炼HRB400E钢筋，氮在钢中吸收率为81.33%，钢中氮控制命中率为100%，使用本材料生产HRB400E钢筋，其合金成本较传统工艺生产HRB400E钢筋其合金成本降低16.59元/吨。
[0096]实施例11
[0097]I)将氮化硅或氮化硅铁46.34%，氮化硅锰铁或氮化锰铁11.79%，钒或钒合金
3.15%，钛或钛合金20.26%，铝或铝合金1.32%，硅铁或锰铁或硅锰铁或铁粉25.51%，催化剂V2054.68%，活性剂活性碳3.21%混合均匀；
[0098]2)将混合均匀后的混合物经过雷蒙磨磨粉系统磨成粒度为-250目至-100目的细粉；
[0099]3)将磨成的细粉在真空烧结炉内以21°C /分钟升温至810°C，在930°C下进行氮化烧结12小时，将氮化烧结物以16°C /分钟冷却到150°C时装入真空微波烧结炉内，在240°C下进行活化烧结12小时。
[0100]4)活化烧结物经破碎直接包装成18Kg/袋。
[0101]制备得到的硅钛铝氮化材料中氮含18.28%，锰含5.12%，硅含量20.14%，铝含量1.10%，钛含量19.27%，铁含量33.85 %，钒含量2.11%，硫含量0.03%，磷含量
0.10%。熔点1491 °C，密度6.12t/m3，将其用于钢铁冶金领域冶炼HRB500E钢筋，氮在钢中吸收率为79.31 %，钢中氮控制命中率为100%，使用本材料生产HRB500E钢筋，其合金成本较传统工艺生产HRB500E钢筋其合金成本降低27.56元/吨。
[0102]以上实施例中的原料需依据产品元素含量的要求加入，当然有部分损耗，也是工业化生产所允许的范围内。
【权利要求】
1.一种硅钛铝氮化材料，其特征在于，其化学组成以质量％计，氮为10-35%，锰为0.1-20%，硅为 20-50 %，铝为 0.5-15%，钛为 1-30 %，铁为 5-35 %，钒为 0.2-12 %，硫≤0.15%，磷≤ 0.15%。
2.根据权利要求1所述的硅钛铝氮化材料，其特征在于，其化学组成以质量％计，氮为10-25%，锰为 0.2-4%，硅为 30-45%，铝为 0.5-10 %，钛为 10-20%，铁为 15-30%，钒为0.2-4.0%，硫≤ 0.15%，磷≤ 0.15%。
3.根据权利要求1所述的硅钛铝氮化材料，其特征在于，其化学组成以质量％计，氮为15-35%，锰为1-10%，硅为25-50%，铝为1_15%，钛为5_25%，铁为5_20%，钒为0.5-5%，硫≤ 0.12%，磷≤ 0.12%。
4.根据权利要求1所述的硅钛铝氮化材料，其特征在于，其化学组成以质量％计，氮为20-35%，锰为 4-15%，硅为 20-45%，铝为 1_8%，钛为 5-20%，铁为 15-35%，钒为 2-12%,硫≤0.12%，磷≤0.12%。
5.根据权利要求1所述的硅钛铝氮化材料，其特征在于，其化学组成以质量％计，氮为10-20%，锰为5-20%，硅为10-40%，铝为1-10 %，钛为5-20 %，铁为15-35 %，钒为2-12%，硫硫≤ 0.12%，磷≤ 0.12%。
6.根据权利要求1-5任一项所述的硅钛铝氮化材料，其特征在于，所述硅钛铝氮化材料的熔点在1450-1500°C之间，密度在3.3-6.3t/m3之间。
7.根据权利要求1-5任一项所述的硅钛铝氮化材料，其特征在于，所述硅钛铝氮化材料通过将氮化硅或氮化硅铁10-80%，氮化硅锰或氮化锰或氮化铁锰或氮化硅锰铁1-60%,钒或钒合金0.5-15%，钛或钛合金2-30%，铝或铝合金1.0-20%，硅铁或锰铁或硅锰铁或铁粉1_30%，催化剂1-5%，活性剂1-8%按总质量百分比100%混合制得。
8.权利要求1-6任一项所述的一种硅钛铝氮化材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤: 1)将氮化硅或氮化硅铁10-80%，氮化硅锰或氮化锰或氮化铁锰或氮化硅锰铁1-60%,钒或钒合金0.5-15%，钛或钛合金2-30%，铝或铝合金1.0-20%，硅铁或锰铁或硅锰铁或铁粉1_30%，催化剂1-5%，活性剂1-8%按总质量百分比100%混合均匀； 2)将混合均匀后的混合物磨成粒度为-320目~-80目的细粉。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，将2)步磨成的细粉在真空烧结炉内以2-40°C /分钟升温至500-1000°C，在700-1000°C下进行氮化烧结10-50小时，将氮化烧结物以2-25°C /分钟冷却到100-400°C时装入真空微波烧结炉内，在200_500°C下进行活化烧结1-20小时。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，其中，所述钒合金为钒铁合金或钒氮合金；所述钛合金为钛铁合金或钛铝合金；所述铝合金为铝锰合金或铝钛合金。
11.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂为V205、Mn02或纯铁，活性剂为活性碳、金属锰、碱金属氧化物、纳米金属粉、稀土金属或萤石粉。
12.将权利要求1-7任一项所述的硅钛铝氮化材料应用于钢铁冶金领域冶炼含氮钢。
【文档编号】C22C35/00GK103981425SQ201410235830
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】吴光亮, 李一为, 杨建军, 肖业明 申请人:长沙东鑫环保材料有限责任公司