铁氮粉末冶金材料制备装置.pdf

本发明公开了一种铁氮粉末冶金材料制备装置，用于铁基粉末氮化处理，以获得用于后期制备Fe-N-Ni-P复合粉体的中间原料的Fe3N粉体材料；在管式热处理炉的主体结构中，并包含：一不锈钢工作室1，所述不锈钢工作室的一端具有一搅拌风机2，工作室另一端具有与炉体外部相通的排气管3。搅拌风机附近设置有与外界处理气源相通的进气口；一设置在不锈钢工作室内的石英玻璃粉末处理腔4，所述石英玻璃粉末处理腔包括粉末处理管5，进气管口6，排气口7。本发明装置具有处理气体在工作室内分布均匀，既保证粉体与处理气体的的有效接触，又保证了对粉体物料流向的稳定控制无上扬。

1、  铁氮粉末冶金材料制备装置，用于铁基粉末氮化处理，以获得用于后期制备Fe-N-Ni-P复合粉体的中间原料的Fe3N粉体材料；在管式热处理炉的主体结构中，并包含
一不锈钢工作室1，所述不锈钢工作室的一端具有一气体输送机构2，其另一端具有与炉体外部相通的排气管3，所述气体输送机构附近设置有与外界处理气源相通的进气口；
一设置在不锈钢工作室内的石英玻璃粉末处理腔4，所述石英玻璃粉末处理腔包括粉末处理管5，进气管口6，排气口7。

2、  根据权利要求1所述之铁氮粉末冶金材料制备装置，其特征在于，所述气体输送机构2为风机。

铁氮粉末冶金材料制备装置
技术领域
本发明属于粉末冶金材料制备制造领域，与粉末冶金设备与控制系统相关、同时与渗碳、渗氮等表面处理技术的设备相关。
现有技术
具有Fe-N(可固溶少量碳)结构的粉体，利用粉末冶金方法制造成粉末冶金块体材料，重量比常规铁基粉末冶金材料减轻20％，硬度耐磨性能、抗腐蚀性能远高于目前的铁基粉末冶金材料，因此在汽车、机械、冶金行业有良好应用前景。同时，这种新型铁氮粉末冶金材料有特殊的磁学性能，在电子信息领域也有特殊用途。同时Fe-N粉末材料是制备Fe-N-Ni-P特殊粉体材料的中间原料。Fe-N-Ni-P特殊粉体是一种特殊的多孔材料，有良好的磁学性能。目前要获得Fe3N结构粉体材料的氮化处理，是常规设备无法有效实现的。
发明内容
鉴于现有技术的以上不足，本发明的目的是设计一种用于铁基粉末氮化处理，以获得用于后期制备Fe-N-Ni-P复合粉体的中间原料的Fe3N粉体材料的装置，使其能完成对粉末的特殊氮化处理。本发明的目的是通过如下的手段实现的。
一种铁氮粉末冶金材料制备装置，用于铁基粉末氮化处理，以获得用于后期制备Fe-N-Ni-P复合粉体的中间原料的Fe3N粉体材料；在管式热处理炉的主体结构中，包含：一不锈钢工作室1，所述不锈钢工作室的一端具有一气体输送机构，其另一端具有与炉体外部相通的排气管，所述气体输送机构附近设置有与外界处理气源相通的进气口；一设置在不锈钢工作室内的石英玻璃粉末处理腔，所述石英玻璃粉末处理腔包括粉末处理管、进气管口、排气口。
采用如上的设计后，处理气体在工作室内分布均匀，既保证粉体与处理气体的的有效接触，又保证了对粉体物料流向的稳定控制无上扬。另一方面，本装置保证了粉末与气体的充分接触，在粉末与气体的接触的过程中，由于粉末的表面积非常大，吸附了活性的气体原子，在温度的作用下这些活性的原子就渗入到粉末的内部和铁原子发生反应，将原来的铁原子性质改变。经过本装置处理过的铁粉性质发生了根本改变。根据通入的气体成分与比例不同，铁粉末变成了铁氮粉末。用这样的铁氮粉末制备出的粉末冶金材料，就具备与铁粉末完全不同的独特性能。
附图说明如下：
图1是本发明铁氮粉末冶金材料制备装置炉体部分的剖视图和本发明铁氮粉末冶金材料制备的总体布置图。
图2是实施例2所得铁氮粉末X射线衍射图。
图3是实施例2所得铁氮粉末形貌照片。
下面结合附图对本发明的结构作进一步的介绍。
如图1所示，本发明具有常规管道式卧式炉体的主体结构，并包含有一不锈钢工作室1，所述不锈钢工作室的一端具有一气体输送机构2，其另一端具有与炉体外部相通的排气管3，所述气体输送机构附近设置有与外界处理气源相通的进气口；还包含有一设置在不锈钢工作室内的石英玻璃粉末处理腔4，所述石英玻璃粉末处理腔包括粉末处理管5，进气管口6，排气口7。不锈钢工作室的一端还设有用于取放石英玻璃粉末处理腔的端盖8。图中9为炉体外壳，10为保温层，11为加热辐射层。12、13、14为热电偶；15、16、17为与外界处理气源相通的进气口。
实施例1
装置由Q235钢焊接成外壳9，内部装有保温砖构成的园型保温层10，在保温层中放置一个不锈钢圆筒作为工作室1。工作室的一端安装搅拌风机，另一端有端盖8，端盖与工作室1间有氟橡胶密封圈。在保温层10与工作室之间有加热辐射层11。石英玻璃粉末处理腔括粉末处理管5，斗形进气管口6，排气口7。选用粉末处理管5的尺寸是：直径50mm，长度200mm.内部装入纯铁粉500克.将该石英管1装入工作室1，工作室的尺寸为：直径100mm，长度600mm.。
效果实施例2
首先将铁粉末装入粉末处理管5内，将装入粉末的粉末处理管5放入管式不锈钢工作室1内部。按照工艺要求，在工业计算机中设定要求的温度与气体通入量。接通电源，辐射管发出热量将石英管道加热、同时将铁粉末加热。为了保证温度准确控制，采用三只热电偶测定温度。热电偶将信号传递给计算机，如果温度高于指定温度，软件指挥控制智能仪表切断电源，如果温度低于指定温度，软件指挥智能仪表接通电源，从而实现粉末加热温度精确控制。
当内部粉末被加热到一定温度，将氨气瓶、氩气瓶、CO2气瓶上减压阀门打开。按照一定比例通入氨气、氩气、CO2气体(气体比例按照不同性能要求有所不同)，由内部有涡接流量计的气体流量装置分别控制气体流量，涡街传感器将信号传给智能仪表和工业计算机，软件指挥气体流量控制装置内部的电动阀开闭阀门，控制气体流量。
进入不锈钢工作室1的气体，在风机的作用下，气体从石英管1的通过进气口6，进入粉末处理管5内部，与粉末充分接触后从排气管道7排出来。被排除的气体，经过不锈钢工作室上面的排气管道排出，被排除的废气体点火燃烧，对环境无污染。
温度设定为650度；通入的氨气：0.01立方米/小时；氩气0.03立方米/小时；CO2气体0.005立方米/小时。打开风机搅拌。风机功率100瓦；加热功率5千瓦。整个过程加热时间40分钟。得到的铁氮粉，采用X衍射方法进行结构分析(图2)，可以看到所获得的铁氮粉末是Fe3N结构。铁氮粉末形貌如图3，做出的成块材料较传统粉末的硬度高、耐腐蚀性能和电磁性能好。