CN102259254A - 用于制造压力传感器的材料及压力传感器的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于制造压力传感器的材料，按照质量百分比包括：铝5%-6%，钼4%-5%，钒4%-5%，铬3%-4%，铁0.5%-1%，硅1%-2%的，其余为钛。本发明还公开了钛合金压力传感器的制备方法，将得到的铝、钼、钒、铬、铁、硅、钛压制成电极，用氩弧焊焊接电极，然后放入真空自耗电弧炉中通过水冷铜坩埚进行熔炼，然后进行铸锭、开坯、锻造，接着电炉加热890℃-970℃，保温时间为20-120分钟，用旋锻机旋锻、退火，退火温度700-800℃、保温时间1-2小时，然后空冷、矫直，机加成钛合金压力传感器。具有比重小，结构轻，比强度高，耐腐蚀，无磁性，导热系数小，耐高温，抗拉强度与屈服强度接近的优点。

Description

用于制造压力传感器的材料及压力传感器的制备方法

技术领域

本发明属于传感器技术领域，涉及一种用于制造压力传感器的材料，本发明还涉及钛合金压力传感器的制备方法。

背景技术

压力传感器用于航天、航空、石油、化工、电子、医疗、机械自动化设备、轧钢机自动化控制元件中。现有压力传感器通常采用合金钢材料制成，所以现有的压力传感器比强度比较小，而且不耐腐蚀，易生锈，有磁性容易受到辐射影响，传导快，耐热性不好，抗拉强度与屈服强度差别大。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于制造压力传感器的材料，具有比重小，结构轻，比强度高，耐腐蚀，无磁性，导热系数小，耐高温，抗拉强度与屈服强度接近的优点。

本发明的另一目的是提供钛合金压力传感器的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，用于制造压力传感器的材料，按照质量百分比，由以下组分组成：铝5%-6%，钼4%-5%，钒4%-5%，铬3%-4%， 铁0.5%-1%，硅1%-2%的，其余为钛，以上组分的质量百分比总和为100%。

本发明所采用的另一技术方案是，一种钛合金压力传感器的制备方法，具体按照以下步骤进行：

步骤1，

按照质量百分比选取5%-6%的铝，4%-5%的钼，4%-5%的钒，3%-4%的铬，0.5%-1%的铁，1%-2%的硅，其余为1-2级海绵钛，以上各组分总量为100%；

步骤2，

将步骤1得到的铝、钼、钒、铬、铁、硅、钛用千吨油压机压制成电极，用氩弧焊焊接电极，然后放入真空自耗电弧炉中通过水冷铜坩埚进行熔炼，然后进行铸锭、开坯、锻造，接着电炉加热890℃-970℃，保温时间为20分钟-120分钟，用旋锻机旋锻、退火，退火温度700℃-800℃、保温时间1-2小时，然后空冷、矫直，机加成钛合金压力传感器。

本发明的钛合金压力传感器的制备方法，用于制备各种传感器，如压力、重量、温度等传感器钛合金基体材料。同时还具备以下优点：

1.传感器材料密度小强度高，比强度大。钛合金的密度为4.51g/cm²，比重为钢的一半多点，强度比铝大三倍，比强度是不锈钢的3.5倍，所以是制备传感器基体的结构材料。

2.耐钝性能优异。钛的钝性取决于氧化膜的存在。它在氧化性的介质中的耐钝性比在通原性介质中要好得多。钛在一些腐蚀性介质中不被腐蚀，如海水、湿氯气、亚氯酸盐以及氯酸盐溶液、碳酸、铬酸、金属氯化物、硫化物以及有机酸等，在腐蚀环境都能正常使用。

3.耐热性能好。通常铝在150℃，不锈钢在310℃失去原有较高热导性能。而本发明的钛合金传感器材料在500℃左右仍保持良好的性能。

4.低温性能好。当传感器钛合金基体材料强度随温度的降低而提高，但塑性降低不多。在低温下仍有较好的延性和韧性，适宜在低温下使用。在-253℃~600℃范围内比强度返高，正常使用。

5.无磁性不受辐射影响。用于潜艇壳体强磁场不受辐射影响仍能正常使用。

6.传感器钛合金基体材料导热率小，仅为钢的1/15，铝的1/13，铜的1/25，在任何场合下都可以利用。

7. 抗拉强度与屈服强度接近。钛合金传感器基体材料抗拉强度大于760MPa，屈服强度892MPa，硬度为320HB。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的用于制造压力传感器的材料，按照质量百分比，由以下组分组成：

铝5%-6%，钼4%-5%，钒4%-5%，铬3%-4%， 铁0.5%-1%，硅1%-2%的，其余为钛，以上组分的质量百分比总和为100%。

本发明的钛合金压力传感器的制备方法，具体按照以下步骤进行，

步骤1

选取钛合金压力传感器材料，其成分为Ti-6Al-5Mo-5V-4Gr-Fe-2Si，具体按照质量百分比选取5%-6%的铝，4%-5%的钼，4%-5%的钒，3%-4%的铬， 0.5%-1%的铁，1%-2%的硅，其余为1-2级海绵钛，以上组分的质量百分比总和为100%；

步骤2

将步骤1得到的各合金元素，用千吨油压机压制成电极，用氩弧焊焊接电极，然后放入真空自耗电弧炉中通过水冷铜坩埚进行熔炼，然后进行铸锭、开坯、锻造，接着电炉加热890℃-970℃，保温时间为20分钟-120分钟，用自由锻造棒坯放旋锻机旋锻、退火温度700℃-800℃、保温时间1-2小时，空冷、矫直，机加成钛合金压力传感器。

氩弧焊焊接电极、水冷铜坩埚进行熔炼、铸锭、开坯、锻造、矫直都为现有的方法，本领域技术人员均知晓相关的技术参数。

本发明的钛合金压力传感器材料Ti-6Al-5Mo-5V-4Gr-Fe-2Si，为α+β钛合金材料，合金元素起固溶强化作用。

铝是强化元素，加入了5%-6%的铝起到的作用是：提高溶解度分布、减少比重、提高比强度和热强性能，提高弹性模量、剪切模量。

加入4%-5%的钼的作用是：改善材料耐腐性能。

加入4%-5%的钒提高了强度，保持良好的塑形。

加入3%-4%的铬的作用是：强化合金、增强弹性。

加入0.5%-1%的铁的作用是：辅助强化、热处理时改变分布。

加入1%-2%的Si的作用是：改善合金耐热性能。 

本发明钛合金压力传感器的制备方法，采用高强度钛合金，比重小4.5g/cm，高强度1250 Mpa -1700 Mpa，抗拉强度为890-1740Mpa，高熔点1668℃以上，导热系数小为0.036cal/cm³，弹性模量小为110，无磁性，耐腐蚀。

实施例1

按照质量百分比选取5%的铝，4%的钼，4%的钒，3%的铬，0.5%的铁，1%的硅，82.5%的1级海绵钛，将得到的铝、钼、钒、铬、铁、硅、钛用千吨油压机压制成电极，用氩弧焊焊接电极，然后放入真空自耗电弧炉中通过水冷铜坩埚进行熔炼，然后进行铸锭、开坯、锻造，接着电炉加热890℃，保温时间为20分钟，用旋锻机旋锻、退火，退火温度700℃、保温时间1小时，然后空冷、矫直，机加成钛合金压力传感器。

经过测试，制得的钛合金压力传感器强度为1250 Mpa，抗拉强度为890 Mpa，比重4.5g/cm，熔点1668℃，导热系数为0.036cal/cm³。

实施例2

按照质量百分比选取6%的铝，5%的钼，5%的钒，4%的铬，1%的铁，2%的硅，其77%的2级海绵钛，将得到的铝、钼、钒、铬、铁、硅、钛用千吨油压机压制成电极，用氩弧焊焊接电极，然后放入真空自耗电弧炉中通过水冷铜坩埚进行熔炼，然后进行铸锭、开坯、锻造，接着电炉加热970℃，保温时间为120分钟，用旋锻机旋锻、退火，退火温度800℃、保温时间2小时，然后空冷、矫直，机加成钛合金压力传感器。

经过测试，制得的钛合金压力传感器强度为1700 Mpa，抗拉强度为1740Mpa，比重4.5g/cm，熔点1683℃，导热系数为0.032cal/cm³。

实施例3

按照质量百分比选取5.5%的铝，4.5%的钼，4.5%的钒，3.5%的铬，0.7%的铁，1.5%的硅，79.8%的1级海绵钛；将得到的铝、钼、钒、铬、铁、硅、钛用千吨油压机压制成电极，用氩弧焊焊接电极，然后放入真空自耗电弧炉中通过水冷铜坩埚进行熔炼，然后进行铸锭、开坯、锻造，接着电炉加热920℃，保温时间为60分钟，用旋锻机旋锻、退火，退火温度750℃、保温时间1.5小时，然后空冷、矫直，机加成钛合金压力传感器。

经过测试，制得的钛合金压力传感器强度为1560 Mpa，抗拉强度为1630Mpa，比重4.5g/cm，熔点1692℃，导热系数为0.032cal/cm³。

Claims (2)

1. 用于制造压力传感器的材料，其特征在于，按照质量百分比，由以下组分组成：

铝5%-6%，钼4%-5%，钒4%-5%，铬3%-4%， 铁0.5%-1%，硅1%-2%的，其余为钛，以上组分的质量百分比总和为100%。

2.一种钛合金压力传感器的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行，

步骤1，

按照质量百分比选取5%-6%的铝，4%-5%的钼，4%-5%的钒，3%-4%的铬，0.5%-1%的铁，1%-2%的硅，其余为1-2级海绵钛，以上各组分总量为100%；

步骤2，

将步骤1得到的铝、钼、钒、铬、铁、硅、钛用千吨油压机压制成电极，用氩弧焊焊接电极，然后放入真空自耗电弧炉中通过水冷铜坩埚进行熔炼，然后进行铸锭、开坯、锻造，接着电炉加热890℃-970℃，保温时间为20分钟-120分钟，用旋锻机旋锻、退火，退火温度700℃-800℃、保温时间1-2小时，然后空冷、矫直，机加成钛合金压力传感器。