[go: up one dir, main page]

CN107686950A - 一种石墨烯铁合金 - Google Patents

一种石墨烯铁合金 Download PDF

Info

Publication number
CN107686950A
CN107686950A CN201710760132.8A CN201710760132A CN107686950A CN 107686950 A CN107686950 A CN 107686950A CN 201710760132 A CN201710760132 A CN 201710760132A CN 107686950 A CN107686950 A CN 107686950A
Authority
CN
China
Prior art keywords
graphene
alloy
iron alloy
balance
unavoidable impurities
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710760132.8A
Other languages
English (en)
Inventor
陈召勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changsha University of Science and Technology
Original Assignee
Changsha University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changsha University of Science and Technology filed Critical Changsha University of Science and Technology
Priority to CN201710760132.8A priority Critical patent/CN107686950A/zh
Publication of CN107686950A publication Critical patent/CN107686950A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/60Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C33/00Making ferrous alloys
    • C22C33/04Making ferrous alloys by melting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/24Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with vanadium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/26Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with niobium or tantalum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/28Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with titanium or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/30Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with cobalt

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种石墨烯铁合金,该合金中各组分的质量百分数为:C 0.5‑0.9%、Si 0.5‑0.6%、Co 1.0‑2.3%、Mg 0.6‑0.9%、Sb 0.6‑1.0%、Ce 0.3‑0.5%、Sm 0.1‑0.3%、V 0.3‑0.8%、Re 0.3‑0.5%、Zr 0.2‑0.5%、Cr 0.6‑0.9%、Ta 0.2‑0.5%、Sr 0.1‑0.3%、石墨烯 0.8‑4.0%,余量为Fe及不可避免的杂质。本发明的合金通过选择合适的金属元素、含量及工艺条件,其抗拉强度、断裂强度、冲击韧性、弹性模量等均得到提高。

Description

一种石墨烯铁合金
技术领域
本发明涉及新材料领域,尤其涉及一种石墨烯铁合金。
背景技术
石墨烯是一种由碳原子构成的二维纳米材料,由于其独特的二维蜂窝晶体结构和极高的键强度,石墨烯是目前已知的世界上比强度最高、最坚硬的纳米材料。石墨烯具有优异的力学、电学、热学性能,其抗拉强度和弹性模量高。由于石墨烯独特的物理和化学性能,使其在许多领域具有强大的潜在用途,如超强的力学性能可以作为增强相添加到聚合物、陶瓷、金属等基体中以制备高性能复合材料。利用石墨烯的高强度,将其与金属材料复合,是目前研究的热点。
中国专利CN104388814A公开了一种石墨烯改性钢,其碳含量在0.6-2.3%,至少部分碳元素是以石墨烯的形式存在。该高碳钢不仅具有高的强度,而且有很好的韧性。
中国专利CN102965590A公开了一种改性硬质合金,由以下重量份的组分制备完成:石墨烯:0.1-0.8份,碳粉:0.2-0.5份,Si:0.1-0.3份,Ti:0.1-0.8份,P:0-0.01份,Cr:1-2份,Ni:3-8份,Mo:0.5-2份,Fe:100-200份。该硬质合金的硬度高,制备方法简单,适于工业化生产。
中国专利CN103361565A公开了一种粉末冶金法兰及其制备方法,由下列重量份的原料制成:铁粉95-99、铬粉 1.2-1.4、石墨粉 1.2-1.4、硬酯酸锌 2.4-2.6、硬酯酸 2-2.4、Mo 0.2-0.3、V 0.9-1.2、Ta 0.04-0.06、Zn 0.8-1.2、Ni 0.5-0.55、二硼化铌 0.35-0.45、四氧化三铁 1.2-1.4、石墨烯 0.24-0.36、分散剂 2-3。根据需要的不同,对材料的组成进行调整,生产的法兰其抗拉强度、气密性高,组织结构均匀,广泛适应于各环境。
发明内容
本发明的目的就是为了得到一种性能优良的石墨烯铁合金。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种石墨烯铁合金,该合金中各组分的质量百分数为:C 0.5-0.9%、Si 0.5-0.6%、Co1.0-2.3%、Mg 0.6-0.9%、Sb 0.6-1.0%、Ce 0.3-0.5%、Sm 0.1-0.3%、V 0.3-0.8%、Re 0.3-0.5%、Zr 0.2-0.5%、Cr 0.6-0.9%、Ta 0.2-0.5%、Sr 0.1-0.3%、石墨烯 0.8-4.0%,余量为Fe及不可避免的杂质。
上述的石墨烯铁合金,该合金中各组分的质量百分数为:C 0.8%、Si 0.5%、Co1.3%、Mg 0.8%、Sb 0.8%、Ce 0.4%、Sm 0.2%、V 0.5%、Re 0.4%、Zr 0.3%、Cr 0.7%、Ta 0.3%、Sr 0.2%、石墨烯 2.0%,余量为Fe及不可避免的杂质。
上述的石墨烯铁合金的制备方法,步骤如下:
(1)在真空条件下,将满足质量百分数为:C 0.5-0.9%、Si 0.5-0.6%、Co 1.0-2.3%、Mg0.6-0.9%、Sb 0.6-1.0%、Ce 0.3-0.5%、Sm 0.1-0.3%、V 0.3-0.8%、Re 0.3-0.5%、Zr 0.2-0.5%、Cr 0.6-0.9%、Ta 0.2-0.5%、Sr 0.1-0.3%、石墨烯 0.8-4.0%,余量为Fe及不可避免的杂质的各组分加入装有丙酮的烧杯中,在超声波条件下搅拌0.5-1.5h,超声波功率为130-200W,频率为50-70Hz;
(2)加热至60-120℃,使烧杯中的丙酮挥发,并将其排除,得到处理后的合金原料;
(3)将上述处理后的合金原料加入真空电弧炉中,充入惰性气体,以10-50℃/h的升温速率加热至1000-1200℃使合金原料熔化,熔化后再保温精炼20-150min;
(4)以20-60℃/h的冷却速率冷却至室温,再加入到回火炉中,以20-50℃/h的速率加热至500-600℃,保温3-5h后出炉,自然冷却至室温,即得到石墨烯铁合金。
本发明的合金通过选择合适的金属元素以及含量,在制备方法中通过丙酮、超声波处理、熔炼、冷却、回火等工艺得到了性能优异的石墨烯铁合金。其抗拉强度为1620-1660MPa,断裂强度为530-550MPa,冲击韧性为74-78J/cm2,弹性模量为218-225GPa。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种石墨烯铁合金,该合金中各组分的质量百分数为:C 0.5%、Si 0.6%、Co 1.0%、Mg0.9%、Sb 0.6%、Ce 0.5%、Sm 0.1%、V 0.8%、Re 0.3%、Zr 0.5%、Cr 0.6%、Ta 0.2%、Sr 0.1%、石墨烯 4.0%,余量为Fe及不可避免的杂质。
实施例2
一种石墨烯铁合金,该合金中各组分的质量百分数为:C 0.9%、Si 0.5%、Co 2.3%、Mg0.6%、Sb 1.0%、Ce 0.3%、Sm 0.3%、V 0.3%、Re 0.5%、Zr 0.2%、Cr 0.9%、Ta 0.2%、Sr 0.3%、石墨烯 0.8%,余量为Fe及不可避免的杂质。
实施例3
一种石墨烯铁合金,该合金中各组分的质量百分数为:C 0.8%、Si 0.5%、Co 1.3%、Mg0.8%、Sb 0.8%、Ce 0.4%、Sm 0.2%、V 0.5%、Re 0.4%、Zr 0.3%、Cr 0.7%、Ta 0.3%、Sr 0.2%、石墨烯 2.0%,余量为Fe及不可避免的杂质。
实施例4
一种石墨烯铁合金,该合金中各组分的质量百分数为:C 0.8%、Si 0.6%、Co 1.8%、Mg0.7%、Sb 0.9%、Ce 0.4%、Sm 0.1%、V 0.6%、Re 0.5%、Zr 0.3%、Cr 0.8%、Ta 0.4%、Sr 0.2%、石墨烯 3.0%,余量为Fe及不可避免的杂质。
实施例5
一种石墨烯铁合金的制备方法,步骤如下:
(1)在真空条件下,将满足质量百分数为:C 0.8%、Si 0.5%、Co 1.3%、Mg 0.8%、Sb0.8%、Ce 0.4%、Sm 0.2%、V 0.5%、Re 0.4%、Zr 0.3%、Cr 0.7%、Ta 0.3%、Sr 0.2%、石墨烯2.0%,余量为Fe及不可避免的杂质的各组分加入装有丙酮的烧杯中,在超声波条件下搅拌0.6h,超声波功率为150W,频率为50Hz;
(2)加热至80℃,使烧杯中的丙酮挥发,并将其排除,得到处理后的合金原料;
(3)将上述处理后的合金原料加入真空电弧炉中,充入惰性气体,以30℃/h的升温速率加热至1100℃使合金原料熔化,熔化后再保温精炼70min;
(4)以40℃/h的冷却速率冷却至室温,再加入到回火炉中,以30℃/h的速率加热至550℃,保温4h后出炉,自然冷却至室温,即得到石墨烯铁合金。
该石墨烯铁合金的抗拉强度为1658MPa,断裂强度为546MPa,冲击韧性为78J/cm2,弹性模量为225GPa。
实施例6
一种石墨烯铁合金的制备方法,步骤如下:
(1)在真空条件下,将满足质量百分数为:C 0.8%、Si 0.6%、Co 1.8%、Mg 0.7%、Sb0.9%、Ce 0.4%、Sm 0.1%、V 0.6%、Re 0.5%、Zr 0.3%、Cr 0.8%、Ta 0.4%、Sr 0.2%、石墨烯3.0%,余量为Fe及不可避免的杂质的各组分加入装有丙酮的烧杯中,在超声波条件下搅拌1.5h,超声波功率为200W,频率为70Hz;
(2)加热至120℃,使烧杯中的丙酮挥发,并将其排除,得到处理后的合金原料;
(3)将上述处理后的合金原料加入真空电弧炉中,充入惰性气体,以20℃/h的升温速率加热至1200℃使合金原料熔化,熔化后再保温精炼80min;
(4)以45℃/h的冷却速率冷却至室温,再加入到回火炉中,以35℃/h的速率加热至600℃,保温5h后出炉,自然冷却至室温,即得到石墨烯铁合金。
该石墨烯铁合金的抗拉强度为1650MPa,断裂强度为545MPa,冲击韧性为77J/cm2,弹性模量为223GPa。

Claims (2)

1.一种石墨烯铁合金,其特征在于:该合金中各组分的质量百分数为:C 0.5-0.9%、Si0.5-0.6%、Co 1.0-2.3%、Mg 0.6-0.9%、Sb 0.6-1.0%、Ce 0.3-0.5%、Sm 0.1-0.3%、V 0.3-0.8%、Re 0.3-0.5%、Zr 0.2-0.5%、Cr 0.6-0.9%、Ta 0.2-0.5%、Sr 0.1-0.3%、石墨烯 0.8-4.0%,余量为Fe及不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的石墨烯铁合金,其特征在于:该合金中各组分的质量百分数为:C0.8%、Si 0.5%、Co 1.3%、Mg 0.8%、Sb 0.8%、Ce 0.4%、Sm 0.2%、V 0.5%、Re 0.4%、Zr 0.3%、Cr 0.7%、Ta 0.3%、Sr 0.2%、石墨烯 2.0%,余量为Fe及不可避免的杂质。
CN201710760132.8A 2017-08-30 2017-08-30 一种石墨烯铁合金 Pending CN107686950A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710760132.8A CN107686950A (zh) 2017-08-30 2017-08-30 一种石墨烯铁合金

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710760132.8A CN107686950A (zh) 2017-08-30 2017-08-30 一种石墨烯铁合金

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107686950A true CN107686950A (zh) 2018-02-13

Family

ID=61155639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710760132.8A Pending CN107686950A (zh) 2017-08-30 2017-08-30 一种石墨烯铁合金

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107686950A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6149862A (en) * 1999-05-18 2000-11-21 The Atri Group Ltd. Iron-silicon alloy and alloy product, exhibiting improved resistance to hydrogen embrittlement and method of making the same
CN1961091A (zh) * 2004-11-30 2007-05-09 新日本制铁株式会社 高强度弹簧用钢及钢线
CN101389778A (zh) * 2006-02-28 2009-03-18 株式会社神户制钢所 拉丝加工性优异的线材及其制造方法
CN102985574A (zh) * 2010-06-07 2013-03-20 新日铁住金株式会社 钢轨及其制造方法
CN104388814A (zh) * 2014-09-12 2015-03-04 济南圣泉集团股份有限公司 一种石墨烯改性钢
CN106011617A (zh) * 2015-05-24 2016-10-12 王华美 一种发动机气缸气门组

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6149862A (en) * 1999-05-18 2000-11-21 The Atri Group Ltd. Iron-silicon alloy and alloy product, exhibiting improved resistance to hydrogen embrittlement and method of making the same
CN1961091A (zh) * 2004-11-30 2007-05-09 新日本制铁株式会社 高强度弹簧用钢及钢线
CN101389778A (zh) * 2006-02-28 2009-03-18 株式会社神户制钢所 拉丝加工性优异的线材及其制造方法
CN102985574A (zh) * 2010-06-07 2013-03-20 新日铁住金株式会社 钢轨及其制造方法
CN104388814A (zh) * 2014-09-12 2015-03-04 济南圣泉集团股份有限公司 一种石墨烯改性钢
CN106011617A (zh) * 2015-05-24 2016-10-12 王华美 一种发动机气缸气门组

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109136715B (zh) 一种超细晶含Al多主元高熵合金及其制备方法
CN102994835B (zh) 一种耐热镁合金
CN101823188B (zh) 一种钎焊Si3N4陶瓷的高温非晶钎料
CN103305738A (zh) 含硅耐热稀土镁合金及其制备方法
CN103160721A (zh) 一种高硬度耐热镁合金
CN111041355B (zh) 一种添加TiC的低密度高强度钢及其制备方法
CN107686950A (zh) 一种石墨烯铁合金
CN115821144B (zh) 一种具有析出强化异质层状结构的高强韧低成本铸造FeMnNiCrAl合金及制备方法
CN104561709B (zh) 高蠕变性能铸造镁合金及其制备方法
CN102912185B (zh) 一种环保型高强度易切削钢用铋锆合金
CN113528892B (zh) 一种α型高比模量耐热易成型钛合金及制备方法
CN106636985B (zh) 一种金属玻璃复合材料及其制备方法
CN106756646B (zh) 一种强韧化金属玻璃复合材料及其制备方法
CN102191406B (zh) 一种铋钛铁合金及其用途
CN105821238B (zh) 一种铜合金材料及其制备方法
CN109280831A (zh) 一种阻燃强韧镁合金及其制备方法
CN102002649B (zh) 高强韧镁基块体金属玻璃复合材料及其制备方法
CN102534299B (zh) 无铍多元铜合金
CN101818313B (zh) 一种增强镁基复合材料性能的方法
CN104451254B (zh) 含有金属间化合物增强相的铸造Ti‑Si共晶合金
CN104911395A (zh) 一种无铅易切削含锰石墨黄铜及其制备方法
CN111945034A (zh) 一种含硼元素的bcc结构高熵合金及其制备方法
CN116479303B (zh) 一种高温环境下应用的Al-Co-Cr-Fe-Ni-Ta系高强高熵合金及制备方法
CN102925749B (zh) 一种环保型高强度易切削钢用铋锆铁合金及其制备方法
CN109943738A (zh) 一种含铝高模量稀土镁合金及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180213