CN102965537A - 制备复合型弥散强化铂铑材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制作弥散强化铂铑材料的生产方法，尤其是一种制作复合型弥散强化铂铑材料的方法，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，得到产品复合型弥散强化铂铑材料。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
本发明涉及一种制作弥散强化铂铑材料的生产方法，尤其是一种制作复合型弥散强化铂铑材料的方法，属于金属材料技术领域。
背景技术
铂铑合金被广泛用于玻璃工业。弥散强化铂铑材料是以铂铑合金为基体，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：粉末冶金法、液相沉积法和叠层内氧化法，大多数公司采用粉末冶金法。
发明内容
本发明的目的是提供复合型弥散强化铂铑材料，具有高强度、高韧性，可防止裂纹缺陷的扩展，铂铑材料延伸率可控制，材料内电流分布可设计，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，一种制备复合型弥散强化铂铑材料的方法，按质量百分比计包括以下工艺步骤：
（1）配料：弥散强化铂铑合金片：铑1%~30%，弥散剂0.01~0.6%，余量为铂铸锭；普通铂铑片：铑1%~30%，余量为铂铸锭；
（2）高频熔炼：将铂铸锭和铑粉放在高频感应炉中进行熔炼，温度为1800~2100℃，熔炼时间为1~2小时，频率为10~400KHz，并吹氮气进行保护，得到液态合金，并将液态合金在铸模中浇铸成铸锭；
（3）真空熔炼：
弥散强化铂铑合金片：将步骤（2）铸好的铸锭和弥散剂放在真空感应炉中进行熔炼，压力为2×10-3~20Pa，温度为1800~2100℃，熔炼时间为1~2小时，得到液态合金；
普通铂铑片：将步骤（2）铸好的铸锭放在真空感应炉中进行熔炼，压力为2×10-3~20Pa，温度为1800~2100℃，熔炼时间为1~2小时，得到液态合金；
（4）浇铸轧片裁剪：将步骤（3）得到的液态合金在铸模中浇注成铸锭，浇铸温度为1950~2100℃，将铸锭在轧机上轧制成厚度为0.1~0.3mm、宽度为20~150mm的合金片材或普通铂铑片，将合金片材或普通铂铑片在剪刀机上裁剪成长度为20~150mm的合金片材或普通铂铑片；
（5）氧化处理：将步骤（4）得到的合金片材在1000~1300℃下氧化处理80~120小时得到弥散强化铂铑合金片；
（6）复合加工：将总数不少于两张的弥散强化铂铑合金片和普通铂铑片按照一定顺序叠层，在真空环境下于50~200吨的摩擦压力机上进行复合；
（7）热锻：将步骤（6）得到的产品在1300~1450℃下退火处理25~40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；
（8）开坯：将步骤（7）得到的铂铑锭在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；
（9）轧制：将步骤（8）得到的铂铑锭轧制成所需厚度的1.5~2倍时进行退火20~40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。
所述复合材料是通过若干张弥散强化铂铑合金片和普通铂铑片交替叠层，在50~200吨的摩擦压力机上进行复合，弥散强化铂铑合金片和普通铂铑片数量总数大于两张，弥散强化铂铑合金片和普通铂铑片厚度均在0.1~0.3mm之间。
所述弥散剂为锆、钇、钙、镧、钛的一种或几种。
所述交替叠层是指取用若干张弥散强化铂铑合金片和若干张普通铂铑片，按照所需力学性质确定质量比，并按质量比交替叠层。
本发明具有如下优点：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，电流主要在设计区域内流过。
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。本一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铑合金片和普通铂铑片的数量及叠层顺序。
实施例1
（1）配料：弥散强化铂铑合金片：铑1%~30%，弥散剂0.01~0.6%，余量为铂铸锭；普通铂铑片：铑1%~30%，余量为铂铸锭；
（2）高频熔炼：将铂铸锭和铑粉放在高频感应炉中进行熔炼，温度为1800~2100℃，熔炼时间为1~2小时，频率为10~400KHz，并吹氮气进行保护，得到液态合金，并将液态合金在铸模中浇铸成铸锭；
（3）真空熔炼：
弥散强化铂铑合金片：将步骤（2）铸好的铸锭和弥散剂放在真空感应炉中进行熔炼，压力为2×10-3~20Pa，温度为1800~2100℃，熔炼时间为1~2小时，得到液态合金；
普通铂铑片：将步骤（2）铸好的铸锭放在真空感应炉中进行熔炼，压力为2×10-3~20Pa，温度为1800~2100℃，熔炼时间为1~2小时，得到液态合金；
（4）浇铸轧片裁剪：将步骤（3）得到的液态合金在铸模中浇注成铸锭，浇铸温度为1950~2100℃，将铸锭在轧机上轧制成厚度为0.1~0.3mm、宽度为20~150mm的合金片材或普通铂铑片，将合金片材或普通铂铑片在剪刀机上裁剪成长度为20~150mm的合金片材或普通铂铑片；
（5）氧化处理：将步骤（4）得到的合金片材在1000~1300℃下氧化处理80~120小时得到弥散强化铂铑合金片；
（6）复合加工：将1张弥散强化铂铑合金片和1500张普通铂铑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、弥散强化铂铑合金片、普通铂铑片。质量比依次为：49.967%、0.067%、49.967%。并在50吨的摩擦压力机上进行复合。
（7）热锻：将步骤（6）得到的产品在1300~1450℃下退火处理25~40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；
（8）开坯：将步骤（7）得到的铂铑锭在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；
（9）轧制：将步骤（8）得到的铂铑锭轧制成所需厚度的1.5~2倍时进行退火20~40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，复合型弥散强化铂铑的高温延伸率是普通弥散强化铂铑的12.4倍，高温寿命是普通铂铑的1倍。
实施例2
将100张弥散强化铂铑合金片和1500张普通铂铑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、弥散强化铂铑合金片、普通铂铑片。质量比依次为：46.875%、6.25%、46.875%，并在50吨的摩擦压力机上进行复合。
具体制备方法同实施例1。
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，复合型弥散强化铂铑的高温延伸率是普通弥散强化铂铑的11.5倍，高温寿命是普通铂铑的1.5倍。
实施例3
将500张弥散强化铂铑合金片和1500张普通铂铑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、弥散强化铂铑合金片、普通铂铑片、弥散强化铂铑合金片、普通铂铑片。质量比依次为：25%、12.5%、25%、12.5%、25%，并在50吨的摩擦压力机上进行复合。
具体制备方法同实施例1。
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，复合型弥散强化铂铑的高温延伸率是普通弥散强化铂铑的9.3倍，高温寿命是普通铂铑的2.7倍。
实施例4
将1000张弥散强化铂铑合金片和1500张普通铂铑片按照一定的质量比叠起来，叠放次序依次为：普通铂铑片、弥散强化铂铑合金片、普通铂铑片、弥散强化铂铑合金片、普通铂铑片。质量比依次为：20%、20%、20%、20%、20%，并在50吨的摩擦压力机上进行复合。
具体制备方法同实施例1。
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，复合型弥散强化铂铑的高温延伸率是普通弥散强化铂铑的7.7倍，高温寿命是普通铂铑的3.1倍。
实施例5
将1000张弥散强化铂铑合金片和1000张普通铂铑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、弥散强化铂铑合金片、普通铂铑片、弥散强化铂铑合金片、普通铂铑片。质量比依次为：16.67%、25%、16.66%、25%、16.67%。并在50吨的摩擦压力机上进行复合；
具体制备方法同实施例1。
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，复合型弥散强化铂铑的高温延伸率是普通弥散强化铂铑的4.5倍，高温寿命是普通铂铑的5倍。
实施例6
将1张弥散强化铂铑合金片和1张普通铂铑片叠起来，并在50吨的摩擦压力机上进行复合。
具体制备方法同实施例1。
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，复合型弥散强化铂铑的高温延伸率是普通弥散强化铂铑的4.4倍，高温寿命是普通铂铑的5倍。
实施例7
将1500张弥散强化铂铑合金片和1000张普通铂铑片按照一定的质量分配比例叠起来，叠放次序依次为：弥散强化铂铑合金片、普通铂铑片、弥散强化铂铑合金片、普通铂铑片、弥散强化铂铑合金片。质量比依次为：20%、20%、20%、20%、20%，并在50吨的摩擦压力机上进行复合；
具体制备方法同实施例1。
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，复合型弥散强化铂铑的高温延伸率是普通弥散强化铂铑的3.6倍，高温寿命是普通铂铑的6.4倍。
实施例8
将1500张弥散强化铂铑合金片和500张普通铂铑片按照一定的质量分配比例叠起来，叠放次序依次为：弥散强化铂铑合金片、普通铂铑片、弥散强化铂铑合金片、普通铂铑片、弥散强化铂铑合金片。质量比依次为：25%、12.5%、25%、12.5%、25%，并在50吨的摩擦压力机上进行复合；
具体制备方法同实施例1。
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，复合型弥散强化铂铑的高温延伸率是普通弥散强化铂铑的3倍，高温寿命是普通铂铑的7.3倍。
实施例9
将1500张弥散强化铂铑合金片和100张普通铂铑片按照一定的质量分配比例叠起来，叠放次序依次为：弥散强化铂铑合金片、普通铂铑片、弥散强化铂铑合金片。质量比依次为：46.875%、6.25%、46.875%，并在50吨的摩擦压力机上进行复合；
具体制备方法同实施例1。
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，复合型弥散强化铂铑的高温延伸率是普通弥散强化铂铑的2.1倍，高温寿命是普通铂铑的7.9倍。
实施例10
将1500张弥散强化铂铑合金片和1张普通铂铑片按照一定的质量分配比例叠起来，叠放次序依次为：弥散强化铂铑合金片、普通铂铑片、弥散强化铂铑合金片。质量比依次为：49.967%、0.066%、49.967%、，并在50吨的摩擦压力机上进行复合；
具体制备方法同实施例1。
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，复合型弥散强化铂铑的高温延伸率是普通弥散强化铂铑的1倍，高温寿命是普通铂铑的9倍。
Claims (3)
1.一种制备复合型弥散强化铂铑材料的方法，其特征是按质量百分比计包括以下工艺步骤：
（1）配料：弥散强化铂铑合金片：铑1%~30%，弥散剂0.01~0.6%，余量为铂铸锭；普通铂铑片：铑1%~30%，余量为铂铸锭；
（2）高频熔炼：将铂铸锭和铑粉放在高频感应炉中进行熔炼，温度为1800~2100℃，熔炼时间为1~2小时，频率为10~400KHz，并吹氮气进行保护，得到液态合金，并将液态合金在铸模中浇铸成铸锭；
（3）真空熔炼：
弥散强化铂铑合金片：将步骤（2）铸好的铸锭和弥散剂放在真空感应炉中进行熔炼，压力为2×10-3~20Pa，温度为1800~2100℃，熔炼时间为1~2小时，得到液态合金；
普通铂铑片：将步骤（2）铸好的铸锭放在真空感应炉中进行熔炼，压力为2×10-3~20Pa，温度为1800~2100℃，熔炼时间为1~2小时，得到液态合金；
（4）浇铸轧片裁剪：将步骤（3）得到的液态合金在铸模中浇注成铸锭，浇铸温度为1950~2100℃，将铸锭在轧机上轧制成厚度为0.1~0.3mm、宽度为20~150mm的合金片材或普通铂铑片，将合金片材或普通铂铑片在剪刀机上裁剪成长度为20~150mm的合金片材或普通铂铑片；
（5）氧化处理：将步骤（4）得到的合金片材在1000~1300℃下氧化处理80~120小时得到弥散强化铂铑合金片；
（6）复合加工：将总数不少于两张的弥散强化铂铑合金片和普通铂铑片按照一定顺序叠层，在真空环境下于50~200吨的摩擦压力机上进行复合；
（7）热锻：将步骤（6）得到的产品在1300~1450℃下退火处理25~40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；
（8）开坯：将步骤（7）得到的铂铑锭在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；
（9）轧制：将步骤（8）得到的铂铑锭轧制成所需厚度的1.5~2倍时进行退火20~40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。
2.如权利要求1所述的制备复合型弥散强化铂铑材料的方法，其特征是：所述复合材料是通过若干张弥散强化铂铑合金片和若干张普通铂铑片按照一定顺序叠层，在50~200吨的摩擦压力机上进行复合，弥散强化铂铑合金片和普通铂铑片数量总数大于两张，弥散强化铂铑合金片和普通铂铑片厚度均在0.1~0.3mm之间；所述一定顺序叠层是指若干张弥散强化铂铑合金片和若干张普通铂铑片交替叠层。
3.如权利要求1所述的制备复合型弥散强化铂铑材料的方法，其特征是：所述弥散剂为锆、钇、钙、镧、钛的一种或几种。
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