本發(fā)明涉及一種馬達缸體材料。
背景技術：
：馬達廣泛應用于工程機械、建筑機械、冶金工業(yè)以及化工工業(yè)等行業(yè)中，在其應用中不得不考慮其重要部件缸體。馬達缸體不僅結構復雜、工序繁多、鑄造難度大、工藝裝備要求高，而且對耐磨性和熱穩(wěn)定性的要求也很嚴格。隨著馬達技術的發(fā)展，對馬達類鑄件的質量可靠性和穩(wěn)定性要求也進一步提高，同時，現(xiàn)代馬達機缸體對材料的強度提出了更高要求。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的主要目的在于提供一種高性能馬達缸體材料及其制備方法。為達到以上目的，本發(fā)明提供一種馬達缸體材料，包括基體材料以及添加在基體材料中的改性納米粒子，所述基體材料為鐵基合金，所述改性納米粒子通過以下方法制備：S1.將Tris試劑溶解于氧化石墨烯溶液中，Tris試劑的加入量為氧化石墨烯質量的2～3倍；S2.調節(jié)步驟S1中溶液的ph值為8～9；S3.將多巴胺加入步驟S2的溶液中，多巴胺與氧化石墨烯的質量比為1∶(1～2.5)，攪拌反應一定時間后，將產物干燥、粉碎；S4.將步驟S3得到的粉末于800℃～2000℃、氬氣氣氛下熱處理，得到改性納米粒子。所述改性納米粒子可以大幅提高馬達缸體材料的力學性能。所述改性納米粒子原料中的多巴胺在聚合過程中，通過多巴胺的氨基基團和氧化石墨烯上的含氧基團的相互作用，使多巴胺包覆在氧化石墨烯納米片上，接著，在高溫和氬氣氣氛的條件下，氮原子摻雜進入還原氧化石墨烯的石墨結構中。優(yōu)選地，所述馬達缸體材料中各化學成分重量百分比為：C：3.0～3.2％，Si：1.5～2.0％，Mn：0.5～0.8％，N：0～0.08％，P：0～0.03％，S：0.02～0.1％，Cr：0.1～0.3％，Cu：0.2～0.4％，余量為Fe。優(yōu)選的，所述基體材料的原料包括質量比為3∶1的生鐵與廢鋼，其他組分根據(jù)各化學成分的重量百分比添加。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果：(1)本發(fā)明的高性能馬達缸體材料其制備工藝簡單且成本低適合工業(yè)化生產；(2)改性納米粒子的加入使鐵水中已有的或者新增的形核基質周圍形成碳原子活化微區(qū)，高活度碳原子擺脫與鐵原子形成化合物傾向，轉而到形核基質表面，增強有效石墨晶核數(shù)目，促進石墨順利生長從而與廢鋼協(xié)同提高了缸體材料的強度，并提升了硬度以及耐沖擊性等性能；(3)改性納米粒子中含有氮元素，可以提高灰鑄鐵中的氮的含量，而氮可以改善石墨和珠光體的穩(wěn)定性，提高灰鑄鐵的力學性能；石墨烯提高了C元素含量，提高了Si/C比，基體強度降低，石墨組織的尺寸大小變化大，石墨數(shù)量變大，石墨密集度變大，提高了缸體材料的耐沖擊性；(4)廢鋼的加入不僅節(jié)約了成本和資源而且提高了材料的性能，廢鋼可以改變鐵水的液態(tài)結構，使得在鐵水中含有很多低碳微區(qū)，這些微區(qū)在凝固過程中使鐵水的過冷度變大，產生初生奧氏體的能力增強，產生初生奧氏體枝晶發(fā)達，使得共析反應中初生奧氏體共晶團珠光體細化，片間距更加細小，提高抗拉強度；具體實施方式以下描述用于揭露本發(fā)明以使本領域技術人員能夠實現(xiàn)本發(fā)明。以下描述中的優(yōu)選實施例只作為舉例，本領域技術人員可以想到其他顯而易見的變型。實施例1一、制備改性納米粒子，包括以下步驟：(1)將Tris試劑加入到0.5mg/mL的氧化石墨烯溶液中，在1500r/min條件下使Tris試劑完全溶解，Tris試劑加入量為氧化石墨烯質量的2倍；(2)用4mol/L的氨水調配步驟(1)中反應體系的酸堿度，使其pH值約為8；(3)在2000r/min條件下，將0.2mg/mL多巴胺加入到步驟(2)的溶液中，多巴胺與氧化石墨烯的質量比為1∶1，攪拌12h后，將產物置于干燥箱中于80℃條件下干燥6h，將干燥后的濾產物粉碎，備用；(4)將步驟(3)中制備的產物在800℃氬氣氣氛條件下熱處理3h得到改性納米粒子，備用。二、制備馬達缸體材料，制備方法如下：根據(jù)每爐試驗試樣所需鐵液質量選用250kg酸性中頻感應爐進行熔煉；原材料生鐵和廢鋼按3∶1的質量比加入爐中，根據(jù)馬達缸體材料各成分的設計要求分別往爐中加入石墨電極粉、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、改性納米粒子和銅得到所需化學成分的鐵液，使得馬達缸體材料中各化學成分重量百分比含量為：C：3.2％，Si：1.5％，Mn：0.8％，N：0.08％，P：0.03％，S：0.1％，Cr：0.3％，Cu：0.4％，余量為Fe；砂型采用石英水玻璃砂造型，出爐溫度和澆鑄溫度分別控制在1450℃和1450℃。實施例2一、制備改性納米粒子，包括以下步驟：(1)將Tris試劑加入到0.5mg/mL的氧化石墨烯溶液中，在1500r/min條件下使Tris試劑完全溶解，Tris試劑加入量為氧化石墨烯質量的3倍；(2)用4mol/L的氨水調配步驟(1)中反應體系的酸堿度，使其pH值約為8.5；(3)在2000r/min條件下，將0.2mg/mL多巴胺加入到步驟(2)的溶液中，多巴胺與氧化石墨烯的質量比為1∶2.5，攪拌12h后，將產物置于干燥箱中于80℃條件下干燥6h，將干燥后的濾產物粉碎，備用；(4)將步驟(3)中制備的產物在1200℃氬氣氣氛條件下熱處理2h得到改性納米粒子，備用。二、制備馬達缸體材料，制備方法如下：根據(jù)每爐試驗試樣所需鐵液質量選用250kg酸性中頻感應爐進行熔煉；原材料生鐵和廢鋼按3∶1的質量比加入爐中，根據(jù)馬達缸體材料各成分的設計要求分別往爐中加入石墨電極粉、硅鐵、錳鐵、鉻鐵、改性納米粒子和銅得到所需化學成分的鐵液，使得馬達缸體材料中各化學成分重量百分比含量為C：3.2％，Si：2.0％，Mn：0.5％，N：0.06％，P：0.03％，S：0.02％，Cr：0.1％，Cu：0.2％，余量為Fe；砂型采用石英水玻璃砂造型，出爐溫度和澆鑄溫度分別控制在1480℃和1480℃。對比例1一、改性納米粒子的制備方法同實施例2。二、馬達缸體材料的制備與實施例2的不同之處在于，原料中不添加廢鋼與改性納米粒子，馬達缸體材料中各化學成分重量百分比含量為C：3.0％，Si：2.0％，Mn：0.46％，N：0％，P：0.02％，S：0.01％，Cr：0.08％，Cu：0.18％，余量為Fe。對比例2一、改性納米粒子的制備方法同實施例2。二、馬達缸體材料的制備與實施例2的不同之處在于，原料中不添加廢鋼，馬達缸體材料中各化學成分重量百分比含量為C：3.2％，Si：2.0％，Mn：0.46％，N：0.06％，P：0.02％，S：0.01％，Cr：0.08％，Cu：0.18％，余量為Fe。對比例3一、改性納米粒子的制備方法同實施例2。二、馬達缸體材料的制備與實施例2的不同之處在于，原料中不添加改性納米粒子，馬達缸體材料中各化學成分重量百分比含量為C：3.0％，Si：2.0％，Mn：0.5％，N：0％，P：0.03％，S：0.02％，Cr：0.1％，Cu：0.2％，余量為Fe。對比例4一、改性納米粒子的制備方法同實施例2。二、馬達缸體材料的制備與實施例2的不同之處在于，原料中的改性納米粒子替換為普通石墨烯，馬達缸體材料中各化學成分重量百分比含量為C：3.0％，Si：2.0％，Mn：0.5％，N：0％，P：0.03％，S：0.02％，Cr：0.1％，Cu：0.2％，余量為Fe。表1為實施例1、2和對比例1-4抗拉強度、硬度以及沖擊破損的實驗數(shù)據(jù)。其中抗拉強度的測試是在WAW-Y500型萬能材料試驗機上完成的，測試前需把4根拉伸試樣毛坯根據(jù)GB/T228-200加工成標準拉伸試樣，試驗結果取4根拉伸試樣的平均值。硬度測量在HB-3000型布氏硬度計上完成，所選壓頭為Φ5mm鋼球，載荷為750kg，加載時間30s，硬度測量是在組織觀察試樣不同部位打十個點，求其平均值。試驗使用CEAST9340落錘式抗沖擊試驗機以150J的沖擊攻沖擊試樣并沖擊100次來測試試樣的耐沖擊性。表1項目實施例1實施例2對比例1對比例2對比例3對比例4抗拉強度/MPa365375238300268271硬度/HB315320212297225258沖擊破損情況未破損未破損破損未破損破損破損以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明的范圍內。本發(fā)明要求的保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。當前第1頁1 2 3