CN102952958B - 弥散强化铂与铂铑合金复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种弥散强化铂与铂铑合金复合材料的制备方法，通过把弥散强化铂与铂铑合金进行复合得到新型弥散强化铂铑材料，属于金属材料技术领域。经过配料、高频熔炼、真空熔炼、浇铸轧片裁剪、氧化处理、复合加工、热锻、开坯和轧制，得到产品弥散强化铂与铂铑合金复合材料。本发明在保证弥散强化铂铑材料的强度和韧性的情况下，有效的阻止了裂纹缺陷的扩张，并可以使铂铑材料的延伸率可以被控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种弥散强化铂与铂铑合金复合材料的制备方法，通过把弥散强化铂与铂铑合金进行复合得到新型弥散强化铂铑材料，属于金属材料技术领域。
背景技术
铂金及铂铑合金被广泛用于玻璃工业。弥散强化铂铑材料是以金属铂铑合金为基体，以金属锆、钇、钍、铍等氧化物为弥散强化相的新型结构材料。具有良好的抗氧化性以及耐熔融玻璃侵蚀性。在现实的工艺生产中，弥散强化铂铑材料的韧性必须要满足工艺生产需要，而普通弥散强化铂铑材料则无法随意改变其韧性。工业上用的弥散强化铂铑材料制作方法一般有三种：叠层内氧化法、粉末冶金法和液相沉积法，大多数公司采用粉末冶金法。
发明内容
本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种具有高强度、高韧性，可防止裂纹缺陷的扩展，材料延伸率可控制，材料电流分布可控，铂铑挥发性损失可设计的一种材料生产方法。
按照本发明提供的技术方案，一种弥散强化铂与铂铑合金复合材料的制备方法，按重量百分比计步骤如下：
1弥散强化铂的制备：
1-1配料：取弥散剂0.01%～0.6%，其余为铂金铸锭；
1-2真空熔炼：将步骤1-1配好的弥散强化剂以及铂金铸锭放在真空感应炉中进行熔炼，真空度小于20Pa，温度为1800～2000℃，熔炼时间为1～2小时，得到液态合金；
1-3浇铸轧片：将步骤1-2得到的液态合金在铸模中浇铸成铸锭，浇铸温度为1950～2050℃，将铸锭在轧机上轧制成厚度为0.1～0.3mm、宽度为20～150mm的合金片材；
1-4氧化处理：将步骤1-3得到的合金片材裁剪成长度为20～150mm的合金片材后，再在1000～1300℃下氧化处理80～120小时，得到弥散强化铂片；
2普通铂铑合金片的制备：
2-1 配料：取铑粉0.01%～30%，余量为铂金铸锭；
2-2高频熔炼：将步骤2-1配好的铑粉以及铂金铸锭放在高频感应炉中进行熔炼，高频的频率为10KHz～400KHz，温度为1800～2200℃，熔炼时间为1～2小时，得到液态合金；
2-3浇铸轧片裁剪：将步骤2-2得到的液态合金在铸模中浇铸成铸锭，浇铸温度为1950～2200℃，将铸锭在轧机上轧制成厚度为0.1～0.3mm、长度为20～150mm的合金片材，然后将合金片材在剪刀机上裁剪成宽度为20～150mm的铂铑合金片；
3弥散强化铂片与普通铂铑合金片复合材料的制备：
3-1复合加工：将步骤1制备的弥散强化铂片与步骤2制备的铂铑合金片按照一定顺序叠层，在50～200吨的摩擦压力机上进行复合，弥散强化铂片和铂铑合金片数量总数大于两张；
3-2热锻：将步骤3-1得到的产品在1300～1450℃下退火处理25～60分钟，然后在200Kg的空气锤上进行15～20次锻打，始锻温度为1300～1450℃，始锻10～15次，终锻温度为1000～1200℃，终锻5～10次，得到复合型弥散强化铂铑锭；
3-3开坯：将步骤3-2得到的复合型弥散强化铂铑锭在1000～1100℃下退火处理1～2小时，在轧机上开坯一次，重复进行3～4次开坯；
3-4轧制：将步骤3-3得到的复合型弥散强化铂铑锭轧制成所需厚度的1.5～2倍时进行退火20～60分钟，退火温度为1200～1300℃，然后在轧机上轧制得到所需厚度的成品，即得产品弥散强化铂与铂铑合金复合材料。
步骤3-1中所述按照一定顺序叠层是指若干张弥散强化铂片和若干张铂铑合金片交替叠层。
所述弥散剂为锆、钇、钙、镧或钛中的一种或几种。
本发明具有如下优点：按照本发明方法制备的弥散强化铂与铂铑合金复合材料，具有高强度、高韧性，可防止裂纹缺陷的扩展，材料延伸率可控制，材料电流分布可控，铂铑挥发性损失可设计等优点。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。本系列实施例采用相同的生产方法，仅变换复合加工中弥散强化铂及铂铑片的数量及叠层顺序。
实施例1
1弥散强化铂的制备：
1-1配料：取弥散剂0.01%～0.6%，其余为铂金铸锭；
1-2真空熔炼：将步骤1-1配好的弥散强化剂以及铂金铸锭放在真空感应炉中进行熔炼，真空度小于20Pa，温度为1800～2000℃，熔炼时间为1～2小时，得到液态合金；
1-3浇铸轧片：将步骤1-2得到的液态合金在铸模中浇铸成铸锭，浇铸温度为1950～2050℃，将铸锭在轧机上轧制成厚度为0.1～0.3mm、宽度为20～150mm的合金片材；
1-4氧化处理：将步骤1-3得到的合金片材裁剪成长度为20～150mm的合金片材后，再在1000～1300℃下氧化处理80～120小时，得到弥散强化铂片；
2普通铂铑合金片的制备：
2-1 配料：取铑粉0.01%～30%，余量为铂金铸锭；
2-2高频熔炼：将步骤2-1配好的铑粉以及铂金铸锭放在高频感应炉中进行熔炼，高频的频率为10KHz～400KHz，温度为1800～2200℃，熔炼时间为1～2小时，得到液态合金；
2-3浇铸轧片裁剪：将步骤2-2得到的液态合金在铸模中浇铸成铸锭，浇铸温度为1950～2200℃，将铸锭在轧机上轧制成厚度为0.1～0.3mm、长度为20～150mm的合金片材，然后将合金片材在剪刀机上裁剪成宽度为20～150mm的铂铑合金片；
3弥散强化铂片与普通铂铑合金片复合材料的制备：
3-1复合加工：将1张弥散强化铂片和1500张铂铑合金片按照一定的质量分配比例叠起来，叠放次序依次为：铂铑合金片、弥散强化铂片、铂铑合金片。质量比依次为：49.967%、0.066%、49.967%；
3-2热锻：将步骤3-1得到的产品在1300～1450℃下退火处理25～60分钟，然后在200Kg的空气锤上进行15～20次锻打，始锻温度为1300～1450℃，始锻10～15次，终锻温度为1000～1200℃，终锻5～10次，得到复合型弥散强化铂铑锭；
3-3开坯：将步骤3-2得到的复合型弥散强化铂铑锭在1000～1100℃下退火处理1～2小时，在轧机上开坯一次，重复进行3～4次开坯；
3-4轧制：将步骤3-3得到的复合型弥散强化铂铑锭轧制成所需厚度的1.5～2倍时进行退火20～60分钟，退火温度为1200～1300℃，然后在轧机上轧制得到所需厚度的成品。
将得到的成品，取样，取样规格如下：长100mm、宽10mm、厚1mm。并在温度为1400℃时做抗拉实验。在同等应力作用下，弥散强化铂与铂铑合金复合材料的高温延伸率是普通弥散强化铂铑的12.5倍，高温寿命是普通铂铑的1倍。
实施例2
将100张弥散强化铂片和1500张铂铑合金片按照一定的质量分配比例叠起来，叠放次序依次为：铂铑合金片、弥散强化铂片、铂铑合金片。质量比依次为：46.875%、6.25%、46.875%，工艺流程同实施例1所述。
将得到的成品，取样，取样规格如下：长100mm、宽10mm、厚1mm。并在温度为1400℃时做抗拉实验。在同等应力作用下，弥散强化铂与铂铑合金复合材料的高温延伸率是普通弥散强化铂铑的11.6倍，高温寿命是普通铂铑的1.4倍。
实施例3
将500张弥散强化铂片和1500张铂铑合金片按照一定的质量分配比例叠起来，叠放次序依次为：普通铂铑片、弥散强化铂片、铂铑合金片、弥散强化铂片、铂铑合金片。质量比依次为：25%、12.5%、25%、12.5%、25%，工艺流程同实施例1所述。
将得到的成品，取样，取样规格如下：长100mm、宽10mm、厚1mm。并在温度为1400℃时做抗拉实验。在同等应力作用下，弥散强化铂与铂铑合金复合材料的高温延伸率是普通弥散强化铂铑的9.4倍，高温寿命是普通铂铑的2.6倍。
实施例4
将1000张弥散强化铂片和1500张铂铑合金片按照一定的质量比叠起来，叠放次序依次为：铂铑合金片、弥散强化铂片、铂铑合金片、弥散强化铂片、普通铂铑片。质量比依次为：20%、20%、20%、20%、20%，工艺流程同实施例1所述。
将得到的成品，取样，取样规格如下：长100mm、宽10mm、厚1mm。并在温度为1400℃时做抗拉实验。在同等应力作用下，弥散强化铂与铂铑合金复合材料的高温延伸率是普通弥散强化铂铑的7.8倍，高温寿命是普通铂的3倍。
实施例5
将1000张弥散强化铂片和1000张铂铑合金片按照一定的质量分配比例叠起来，叠放次序依次为：铂铑合金片、弥散强化铂片、铂铑合金片、弥散强化铂片、普通铂铑片。质量比依次为：16.67%、25%、16.66%、25%、16.67%，工艺流程同实施例1所述。
将得到的成品，取样，取样规格如下：长100mm、宽10mm、厚1mm。并在温度为1400℃时做抗拉实验。在同等应力作用下，弥散强化铂与铂铑合金复合材料的高温延伸率是普通弥散强化铂铑的4.7倍，高温寿命是普通铂的4.8倍。
实施例6
将1张弥散强化铂片和1张铂铑合金片叠起来，工艺流程同实施例1所述。
将得到的成品，取样，取样规格如下：长100mm、宽10mm、厚0.2mm。并在温度为1400℃时做抗拉实验。在同等应力作用下，弥散强化铂与铂铑合金复合材料的高温延伸率是普通弥散强化铂铑的4.7倍，高温寿命是普通铂的4.8倍。
实施例7
将1500张弥散强化铂片和1000张铂铑合金片按照一定的质量分配比例叠起来，叠放次序依次为：弥散强化铂片、铂铑合金片、弥散强化铂片、铂铑合金片、弥散强化铂片。质量比依次为：20%、20%、20%、20%、20%，工艺流程同实施例1所述。
将得到的成品，取样，取样规格如下：长100mm、宽10mm、厚1mm。并在温度为1400℃时做抗拉实验。在同等应力作用下，弥散强化铂与铂铑合金复合材料的高温延伸率是普通弥散强化铂铑的3.8倍，高温寿命是普通铂铑的6倍。
实施例8
将1500张弥散强化铂片和500张铂铑合金片按照一定的质量分配比例叠起来，叠放次序依次为：弥散强化铂片、铂铑合金片、弥散强化铂片、铂铑合金片、弥散强化铂片，质量比依次为：25%、12.5%、25%、12.5%、25%，工艺流程同实施例1所述。
将得到的成品，取样，取样规格如下：长100mm、宽10mm、厚1mm。并在温度为1400℃时做抗拉实验。在同等应力作用下，弥散强化铂与铂铑合金复合材料的高温延伸率是普通弥散强化铂铑的3.2倍，高温寿命是普通铂铑的7倍。
实施例9
将1500张弥散强化铂片和100张铂铑合金片按照一定的质量分配比例叠起来，叠放次序依次为：弥散强化铂片、铂铑合金片、弥散强化铂片。质量比依次为：46.875%、6.25%、46.875%，工艺流程同实施例1所述。
将得到的成品，取样，取样规格如下：长100mm、宽10mm、厚1mm。并在温度为1400℃时做抗拉实验。在同等应力作用下，弥散强化铂与铂铑合金复合材料的高温延伸率是普通弥散强化铂铑的2.3倍，高温寿命是普通铂铑的7.5倍。
实施例10
将1500张弥散强化铂片和1张铂铑合金片按照一定的质量分配比例叠起来，叠放次序依次为：弥散强化铂片、铂铑合金片、弥散强化铂片。质量比依次为：49.967%、0.066%、49.967%，工艺流程同实施例1所述。
将得到的成品，取样，取样规格如下：长100mm、宽10mm、厚1mm。并在温度为1400℃时做抗拉实验。在同等应力作用下，弥散强化铂与铂铑合金复合材料的高温延伸率是普通弥散强化铂铑的1.2倍，高温寿命是普通铂铑的8倍。
Claims (3)
1.一种弥散强化铂与铂铑合金复合材料的制备方法，其特征是按重量百分比计步骤如下：
1弥散强化铂片的制备：
1-1配料：取弥散剂0.01%～0.6%，其余为铂金铸锭；
1-2真空熔炼：将步骤1-1配好的弥散剂以及铂金铸锭放在真空感应炉中进行熔炼，真空度小于20Pa，温度为1800～2000℃，熔炼时间为1～2小时，得到液态合金；
1-3浇铸轧片：将步骤1-2得到的液态合金在铸模中浇铸成铸锭，浇铸温度为1950～2050℃，将铸锭在轧机上轧制成厚度为0.1～0.3mm、宽度为20～150mm的合金片材；
1-4氧化处理：将步骤1-3得到的合金片材裁剪成长度为20～150mm的合金片材后，再在1000～1300℃下氧化处理80～120小时，得到弥散强化铂片；
2普通铂铑合金片的制备：
2-1 配料：取铑粉0.01%～30%，余量为铂金铸锭；
2-2高频熔炼：将步骤2-1配好的铑粉以及铂金铸锭放在高频感应炉中进行熔炼，高频的频率为10kHz～400kHz，温度为1800～2200℃，熔炼时间为1～2小时，得到液态合金；
2-3浇铸轧片裁剪：将步骤2-2得到的液态合金在铸模中浇铸成铸锭，浇铸温度为1950～2200℃，将铸锭在轧机上轧制成厚度为0.1～0.3mm、长度为20～150mm的合金片材，然后将合金片材在剪刀机上裁剪成宽度为20～150mm的铂铑合金片；
3弥散强化铂片与普通铂铑合金片复合材料的制备：
3-1复合加工：将步骤1制备的弥散强化铂片与步骤2制备的铂铑合金片按照一定顺序叠层，在50～200吨的摩擦压力机上进行复合，弥散强化铂片和铂铑合金片数量总数大于两张；
3-2热锻：将步骤3-1得到的产品在1300～1450℃下退火处理25～60分钟，然后在200Kg的空气锤上进行15～20次锻打，始锻温度为1300～1450℃，始锻10～15次，终锻温度为1000～1200℃，终锻5～10次，得到复合型弥散强化铂铑锭；
3-3开坯：将步骤3-2得到的复合型弥散强化铂铑锭在1000～1100℃下退火处理1～2小时，在轧机上开坯一次，重复进行3～4次开坯；
3-4轧制：将步骤3-3得到的复合型弥散强化铂铑锭轧制成所需厚度的1.5～2倍时进行退火20～60分钟，退火温度为1200～1300℃，然后在轧机上轧制得到所需厚度的成品，即得产品弥散强化铂与铂铑合金复合材料。
2.如权利要求1所述弥散强化铂与铂铑合金复合材料的制备方法，其特征是：所述复合材料是由弥散强化铂片与铂铑合金片按照一定顺序叠层，在50～200吨的摩擦压力机上进行复合得到，弥散强化铂片与铂铑合金片总数大于两张；
所述按照一定顺序叠层是指若干张弥散强化铂片和若干张铂铑合金片交替叠层。
3.如权利要求1所述弥散强化铂与铂铑合金复合材料的制备方法，其特征是：所述弥散剂为锆、钇、钙、镧或钛中的一种或几种。
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