[发明专利]铁基复合材料及铁基复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种铁基复合材料，所述铁基复合材料的增强相为由Nb、V和C原子原位合成的碳化物固溶体(Nb，V)C，其特征在于：以质量百分数计，所述铁基复合材料含有2.75％～6.60％的Nb和1.50％～3.6％的V和适量的C，所述C的含量至少能保证使所述Nb和所述V均完全生成碳化物，其余固溶于铁基体中的C的含量不超过0.5％。

2.如权利要求1所述的铁基复合材料，其特征在于：以质量百分数计，所述铁基复合材料用于生成碳化物的C为0.75％～1.8％。

3.如权利要求1所述的铁基复合材料，其特征在于：其中Nb与V的原子数比范围为0.6∶1～1∶0.6。

4.如权利要求1所述的铁基复合材料，其特征在于：其中Nb与V的原子数比为1∶1。

5.如权利要求1所述的铁基复合材料，其特征在于：所述铁基复合材料的碳化物固溶体(Nb，V)C增强相的体积百分数为5～12％。

6.一种如权利要求1～5所述的铁基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据所述碳化物固溶体(Nb，V)C增强相的组成，计算并称取所需要加入的铌铁合金、钒铁合金、石墨增碳剂和铁基体原料；其中石墨增碳剂的加入量以至少保证其与Nb、V完全反应生成NbC、VC，且包含烧损量在内；

步骤二、加热熔融铁基体原料，待炉料全部熔清后加入粒度为1～5mm的铌铁合金、钒铁合金，并升温至1520～1560℃保温5～8min，然后再升温到1600～1650℃扒渣出炉浇注；制得铁基复合材料铸件；

步骤三、对步骤二制得的铁基复合材料铸件进行热处理，其热处理工艺为将铁基复合材料铸件加热至900～950℃并保温1.5～2h后，出炉自然冷却。

7.如权利要求6所述的铁基复合材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤二中，采用中频感应电炉加热熔融石墨增碳剂、铁基体原料，待石墨增碳剂、铁基体原料全部熔清后，先加入铝脱氧，静置片刻并扒渣，然后在电磁搅拌的状态下加入粒度为1～5mm的铌铁合金、钒铁合金；所述铝的加入量为未加铌铁合金、钒铁合金前钢液总质量的0.1～0.15％。

8.如权利要求7所述的铁基复合材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤二中，在出沪浇注之前，加入稀土硅铁合金进行变质处理或加入铝进行终脱氧，所述稀土硅铁合金的加入量为铌铁合金、钒铁合金加入后钢液总质量的0.2％～0.4％；所述铝在终脱氧时的加入量为铌铁、钒铁合金加入后钢液总质量的0.08～0.10％。

9.如权利要求8所述的铁基复合材料的制备方法，其特征在于：所述稀土硅铁合金为FeSiRE26或与FeSiRE26中RE含量相当的其他硅铁合金。

10.如权利要求6所述的铁基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，将石墨增碳剂加入到中频感应电炉，再将铁基体原料压在石墨增碳剂上通电熔化；

待炉料全部熔清后，先加入铝脱氧，静置片刻并扒渣；然后在钢液处于电磁搅拌的状态下加入粒度为1～5mm的铌铁合金、钒铁合金，所述铝的加入量为未加铌铁合金、钒铁合金前钢液总质量的0.1～0.15％；

加入后用造渣剂覆盖液面，将温度升到1520～1560℃，并保温5～8min；

然后将温度升到1600～1650℃，加入稀土硅铁合金进行变质处理或加入铝进行终脱氧，所述稀土硅铁合金的加入量为铌铁合金、钒铁合金加入后钢液总质量的0.2％～0.4％；所述铝在终脱氧时的加入量为铌铁、钒铁合金加入后钢液总质量的0.08～0.10％；

然后扒渣出炉浇注；制得铁基复合材料铸件。