[发明专利]一种多元素氮化合金材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种多元素氮化合金材料，其特征在于：将多种金属元素同时与氮元素化合得到，氮化合金材料中包括V、Si、Mn、Fe、N、Cr、Al、C、P和S元素，各元素的质量分数为V：9.0～48％，Si：13～45％，Mn：0.05～9％，Fe：3.3～14％，N：15～30.5％，Cr：0.01～5.0％，Al：0.06～2.0％，C≤1.8％，P≤0.1％，S≤0.1％。

2.根据权利要求1所述的一种多元素氮化合金材料，其特征在于：多元素氮化合金材料中还包括Ti、B和Nb元素，各元素的质量分数为Ti：0～7％，B：0～6.5％，Nb：0～4.5％。

3.权利要求1所述的一种多元素氮化合金材料的制备方法，其步骤为：

a.选择原材料：钒铁、硅铁、金属硅、锰铁、金属锰、钛铁、铬铁、硼铁、铌铁；

b.将步骤a中选定的材料分别破碎，然后磨粉；

c.按比例将步骤b中得到的各原料细粉进行配料，然后加结合剂2～3％(质量分数)混匀并用强力压球机在压力大于100Mpa的压力下压块；

d.将步骤c中得到的压块放入真空炉内加热到680～750℃保温，并向炉膛充入保护气体，预处理3～5小时；

e.将预处理后的压块放入氮化炉内进行氮化处理，氮化处理过程中通入氮气，压力≥0.15Mpa，先升温至900～1000℃保温3～4小时，然后升温至1150～1200℃保温9～10小时，继续升温至1300～1350℃保温6～8小时，直至加热到1450～1530℃温度下保温10～12小时；

f.氮化处理结束后，随炉自然缓冷到300℃以下，然后出炉冷却得到多元素氮化合金，粒径为5～60mm。

4.根据权利要求3所述的一种多元素氮化合金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤a中钒铁的组成成分及各组分的质量分数为：V：50～75％，C≤0.75％，Si≤2.5％，Al≤3.0％，P≤0.1％，S≤0.1％，余量为Fe和杂质；硅铁的组成成分及各组分的质量分数为：Si：72～75％，Mn≤0.5％，Cr≤0.5％，P≤0.10％，S≤0.1％，余量为Fe和杂质；金属硅的组成成分及各组分的质量分数为：Si≥98％，Fe≤1.0％，Al≤0.6％和杂质；锰铁的组成成分及各组分的质量分数为：Mn：65～75％，C≤5.5％，Si≤4.5％，P≤0.2％，S≤0.3％，余量为Fe和杂质；金属锰的组成成分及各组分的质量分数为：Mn≥96％，Fe≤2.5％，Si≤0.5％，C≤0.15％，P≤0.06％，S≤0.05％和杂质。

5.根据权利要求3所述的一种多元素氮化合金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤a中钛铁的组成成分及各组分的质量分数为：Ti：68～72％，Al≤5.0％，Si≤1.0％，P≤0.04％，S≤0.04％，Mn≤1.5％，C≤0.30％，余量为Fe；铬铁的组成成分及各组分的质量分数为：Cr：52～60％，C≤1.0％，Si≤3.0％，P≤0.06％，S≤0.05％，余量为Fe；硼铁的组成成分及各组分的质量分数为：B：14～19％，C≤2.5％，Si≤10％，Al≤2.0％，S≤0.1％，P≤0.2％，余量为Fe；铌 铁的组成成分及各组分的质量分数为：Nb：48～55％，C≤0.05％，Si≤10％，Al≤2.0％，S≤0.03％，P≤0.05％，余量为Fe。

6.根据权利要求3所述的一种多元素氮化合金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤c中的结合剂由聚硼硅氧烷、硼砂、聚合树脂、羧甲基纤维素、丁基硬脂酸盐和聚乙烯醇组成。

7.根据权利要求6所述的一种多元素氮化合金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤c中结合剂的各组成成分的质量分数为：聚硼硅氧烷27～33％、硼砂16～21％、聚合树脂19～24％、羧甲基纤维素11～17％、丁基硬脂酸盐7～10％和聚乙烯醇5～9％。

8.根据权利要求4所述的一种多元素氮化合金材料的制备方法，其特征在于：所述步骤d中保护气体为氩-氮混合气体。

9.根据权利要求8所述的一种多元素氮化合金材料的制备方法，其特征在于：氩-氮混合气体中氩气体积分数为80～95％。