新材料及其应用

本发明公开了一种耐磨铁硅铬合金及其制备方法，该耐磨铁硅铬合金包括下述重量份的原料：Fe 45‑65份、Cr 25‑45份、Si 4‑8份、Mn 2.5‑3.5份、Ni 1‑1.5份、W 0.35‑0.55份、Al 0.3‑0.5份、Zr 0.25‑0.45份、Ti 0.2‑0.3份、Co 0.12‑0.18份、Mo 0.06‑0.12份、Sb 0.06‑0.1份、Bi 0.05‑0.1份、La 0.015‑0.025份、Sc 0.01‑0.015份、Ce 0.003‑0.005份。本发明制得的Fe‑Si‑Cr合金具有优良的耐磨、耐腐蚀性能，适合在高磨蚀环境条件下应用，有效地拓展了Fe‑Si‑Cr耐蚀合金的应用范围。

1.矿山机械关键部件升级：该合金优异的耐磨性能可显著提升破碎机衬板、挖掘机斗齿等易损件的使用寿命，降低设备维护成本，在矿山、水泥等重磨损行业应用前景广阔。

2.替代传统高成本材料：相比硬质合金等耐磨材料，该铁硅铬合金制备成本更低且易于机加工，有望在冶金轧辊、农机刀具等领域实现高性价比替代。

3.极端工况适应性：通过成分调控获得的特殊组织架构，使材料兼具耐磨性与适度韧性，特别适合兼具冲击与磨损的复杂工况（如盾构机刀头）。

4.绿色制造工艺优势：制备过程中可采用废钢循环利用，且较传统表面堆焊工艺能耗更低，符合装备制造业低碳化发展趋势。

1、本发明的原料包括Fe、Cr、Si、Mn、Ni、W、Al、Zr、Ti、Co、Mo、Sb、Bi、La、Sc、Ce粉末。其中，Si、Ni、W配合，能在合金组织中形成W2Ni3Si等轴晶或树枝晶增强相，提高合金的硬度与抗粘着磨损性能；Bi、Mo配合，弥散分布在基体中，能起到润滑作用，进一步提高合金的耐磨性能；Cr、Si、Al、Ti配合，能在合金表面形成氧化膜，提高合金的耐蚀性能；Al与Sc、Sb配合，能在熔体中形成弥散的Al3Sc、AlSb晶体异质核心，从而细化晶粒，提高合金的耐磨性能；Al与Zr、Co配合，能提高合金的耐腐蚀性能；La、Ce配合，能更好地细化合金晶粒，提高合金的耐磨性能，同时也能提高耐腐蚀性能。

2、本发明利用Si、Ni、W、Al、Bi粉末熔炼‑冷轧‑球磨相结合的处理方式，一方面能促进各原料粉末原子间的相互扩散，有利于在合金中形成弥散分布的强化相，并且使硅形成细小的共晶硅组织，增加了硅相与基体的结合力，减少硅在磨损时发生脱落的几率，一方面得到微纳米级的细粉，与其余原料共同熔炼能起到细化晶粒的作用，提高合金的耐磨性能；利用1020‑1060℃固溶处理和550‑580℃时效处理相结合，其中合适温度的固溶能改善合金组织的均匀化，结合合适温度的时效处理，能在合金组织中析出大量的纳米级弥散强化相，从而提高合金的耐磨性能。