本發(fā)明涉及氮化鈦鐵，尤其涉及一種用于微合金化技術(shù)的氮化鈦鐵的制備方法。

背景技術(shù)：

1、微合金化技術(shù)是一種生產(chǎn)高強度鋼、抗震鋼、耐蝕鋼的有效技術(shù)手段，ti是常用的微合金元素之一。將氮化鈦類合金加入到鋼水中能夠形成細小彌散的氮化鈦（tin）微粒。這些微粒在鋼中起到釘扎晶界的作用，能夠有效抑制晶粒的長大，細化鋼的晶粒組織，增加晶界面積，提高鋼的強度和韌性。目前氮化鈦類合金的制備方法有碳熱還原氮化法、機械球磨法、高溫自蔓延法、微波合成法等，其中碳熱還原氮化法雖然能夠?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模制備，但反應(yīng)溫度高（1200-1500℃），反應(yīng)時間長5-20h，導(dǎo)致氮化鈦的生產(chǎn)成本高。機械球磨法、高溫自蔓延法、微波合成法等方法無法實現(xiàn)大規(guī)模制備，難以工業(yè)化應(yīng)用。微合金化技術(shù)要求合金的密度越高越好，有利于合金沉入鋼水中，避免微合金元素被氧化造成浪費。氮化鈦致密度低（表觀密度低于3.1g/cm3），因此提高氮化鈦系列合金密度有助于其在微合金技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。

2、因此，現(xiàn)有技術(shù)中存在對用于微合金化技術(shù)的氮化鈦鐵的制備方法改進的需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明實施例的目的在于提出一種用于微合金化技術(shù)的氮化鈦鐵的制備方法，通過在原料中引入較大比例的含鐵原料，通過調(diào)控含鐵原料的比例，減少滲氮時間，降低反應(yīng)溫度、提高合金致密度。

2、基于上述目的，本發(fā)明實施例的提供了一種用于微合金化技術(shù)的氮化鈦鐵的制備方法，包括以下步驟：

3、準(zhǔn)備含鈦原料、含鐵原料、碳質(zhì)原料進行粉磨，按摩爾比計，原料配比為ti：fe=（0.2~6）：1，c：o=1：（1~2）；

4、在粉磨后的原料中加入粘結(jié)劑進行混合并壓制成原料球；

5、將原料球放置于石墨坩堝中并在推板窯中的多個溫區(qū)依次進行燒制得到氮化鈦，多個溫區(qū)的溫度依次變化為先升高再降低。

6、在一些實施方式中，含鈦原料包括二氧化鈦、高鈦渣、鈦精礦、40鈦鐵、70鈦鐵、海綿鈦中的一種，含鐵原料包括鐵粉、氧化亞鐵、氧化鐵中的一種，碳質(zhì)原料包括石墨、炭黑中的一種。

7、在一些實施方式中，粉磨時磨至原料為-200目。

8、在一些實施方式中，粘結(jié)劑的添加量為含鈦原料、含鐵原料、碳質(zhì)原料總量的7%~12%。

9、在一些實施方式中，粘結(jié)劑包括水、水與淀粉混合漿料、水與葡萄糖混合漿料三種中的任意一種。

10、在一些實施方式中，在濕混機中對粉磨后的原料與粘結(jié)劑進行混合，混合時間為2h~3h。

11、在一些實施方式中，推板窯包括三個溫區(qū)，第一溫區(qū)的溫度范圍為100~800℃，第二溫區(qū)的最高溫度為1200~1400℃，第三溫區(qū)的溫度從最高溫度降至室溫。

12、在一些實施方式中，在第一溫區(qū)內(nèi)的加熱時間為1~5h，在第二溫區(qū)的加熱時間為3~10h，在第三溫區(qū)的冷卻時間為2~5h。

13、在一些實施方式中，推板窯內(nèi)的氮氣壓力為20~150pa，氮氣流速為1.5l/min~15l/min。

14、本發(fā)明另一方面還提供了一種氮化鈦鐵，使用如上所述的方法，在氮化鈦鐵中，氮與鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比為0.18~0.27，c、o的質(zhì)量百分比低于1%，s、p的質(zhì)量百分比低于0.04%，合金的致密度為3.8~5.7g/cm3。

15、本發(fā)明至少具有以下有益技術(shù)效果：

16、本發(fā)明提供了一種用于微合金化技術(shù)的氮化鈦鐵的制備方法，傳統(tǒng)氮化鈦鐵的制備過程中，滲氮步驟往往需要較長時間以確保氮元素充分滲透并與鈦元素反應(yīng)。而通過引入較大比例的含鐵原料，并精確調(diào)控其比例，可以加速氮在合金中的擴散速度，鐵元素具有很好的催化作用可以加速氮與鈦的結(jié)合，從而顯著縮短滲氮時間，這不僅提高了生產(chǎn)效率，還降低了能源消耗。

17、此外，由于含鐵原料的引入和比例調(diào)控，合金內(nèi)部的反應(yīng)動力學(xué)得到優(yōu)化。在較低的溫度下，鐵元素作為催化劑促進了氮與鈦的反應(yīng)，使得整個氮化過程能夠在更低的溫度下進行。本發(fā)明的方法降低了對生產(chǎn)設(shè)備的要求，減少了高溫操作帶來的安全隱患，同時也降低了能耗和生產(chǎn)成本。

技術(shù)特征：

1.一種用于微合金化技術(shù)的氮化鈦鐵的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微合金化技術(shù)的氮化鈦鐵的制備方法，其特征在于，所述含鈦原料包括二氧化鈦、高鈦渣、鈦精礦、40鈦鐵、70鈦鐵、海綿鈦中的一種，所述含鐵原料包括鐵粉、氧化亞鐵、氧化鐵中的一種，所述碳質(zhì)原料包括石墨、炭黑中的一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微合金化技術(shù)的氮化鈦鐵的制備方法，其特征在于，粉磨時磨至原料為-200目。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微合金化技術(shù)的氮化鈦鐵的制備方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑的添加量為含鈦原料、含鐵原料、碳質(zhì)原料總量的7%~12%。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微合金化技術(shù)的氮化鈦鐵的制備方法，其特征在于，所述粘結(jié)劑包括水、水與淀粉混合漿料、水與葡萄糖混合漿料三種中的任意一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微合金化技術(shù)的氮化鈦鐵的制備方法，其特征在于，在濕混機中對粉磨后的原料與粘結(jié)劑進行混合，混合時間為2h~3h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于微合金化技術(shù)的氮化鈦鐵的制備方法，其特征在于，所述推板窯包括三個溫區(qū)，第一溫區(qū)的溫度范圍為100~800℃，第二溫區(qū)的最高溫度為1200~1400℃，第三溫區(qū)的溫度從所述最高溫度降至室溫。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的碳熱還原高效制備氮化鈦鐵的方法，其特征在于，

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳熱還原高效制備氮化鈦鐵的方法，其特征在于，所述推板窯內(nèi)的氮氣壓力為20~150pa，氮氣流速為1.5l/min~15l/min。

10.一種氮化鈦鐵，使用如權(quán)利要求1~9任一項所述的方法制備，其特征在于，在氮化鈦鐵中，氮與鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比為0.18~0.27，c、o的質(zhì)量百分比低于1%，s、p的質(zhì)量百分比低于0.04%，合金的致密度為3.8~5.7g/cm3。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及氮化鈦鐵技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種用于微合金化技術(shù)的氮化鈦鐵的制備方法，包括準(zhǔn)備含鈦原料、含鐵原料、碳質(zhì)原料進行粉磨，按摩爾比計，原料配比為Ti：Fe=（0.2~6）：1，C：O=1：（1~2）；在粉磨后的原料中加入粘結(jié)劑進行混合并壓制成原料球；將原料球放置于石墨坩堝中并在推板窯中的多個溫區(qū)依次進行燒制得到氮化鈦鐵，多個溫區(qū)的溫度依次變化為先升高再降低。本發(fā)明通過引入較大比例的鐵元素，鐵元素具有很好的催化作用，可以加速氮與鈦的結(jié)合，從而顯著縮短滲氮時間，降低反應(yīng)溫度、提高合金致密度。

技術(shù)研發(fā)人員：胡猛,馬云飛,陸頡,孫穎
受保護的技術(shù)使用者：四川攀研技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19