CN104372241B - 一种抗冲击的合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于复合金属材料领域，公开了一种抗冲击的合金材料及其制备方法，合金材料包括以下成分：Al为1.2wt%-2.4wt%、Ag为0.5wt%-0.9wt%、Re为0.4wt%-0.7wt%、Sn为0.7wt%-1.5wt%、Sc为0.2wt%-0.4wt%、V为0.5wt%-0.7wt%、Tc为0.05wt%-0.15wt%、余量为Fe；所述的制备方法步骤如下：（1）充分混料；（2）加压成为合金块；（3）将步骤（2）的合金块投入真空熔炼炉中，进行真空熔炼，真空熔炼后热压为合金锭，冷却，冷却后为制备的抗冲击的合金材料。
Description
技术领域
本发明属于冶金材料领域，涉及一种合金材料及其制备方法，特别是涉及一种耐冲击的合金材料及其制备方法。
背景技术
金属材料是指以金属或合金为基体，并以纤维，晶须，颗粒等为增强体的复合材料。按所用的基体金属的不同，使用温度范围为350～1200℃。其特点在力学方面为横向及剪切强度较高，韧性及疲劳等综合力学性能较好，同时还具有导热、导电、耐磨、热膨胀系数小、阻尼性好、不吸湿、不老化和无污染等优点。增强材料可为纤维状、颗粒状和晶须状的碳化硅、硼、氧化铝及碳纤维。金属基体除金属铝、镁外，还发展有色金属钛、铜、锌、铅、铍超合金和金属间化合物，及黑色金属作为金属基体。金属基复合材料可以发挥组元材料各自的优势，实现各组元材料资源的最优配置，节约贵重金属材料，实现单一金属不能满足的性能要求，具有很好的经济效益和社会效益。其中具备较高的抗冲击强度的合金材料具有非常广的市场空间，但是常规的合金材料的冲击韧性较低，专利授权公告号为CN101818311的发明专利公开了一种抗冲击的合金材料，包括C为1.5wt%、Si为0.9wt%、Mn为1.4wt%、Ni为6.9wt%、Cu为1.5wt%、Cr为20wt%、S为0.035wt%、P为0.03wt%、其余为Fe。其冲击韧性较低，不能完全满足生产的需求。
发明内容
要解决的技术问题：合金材料的冲击韧性过低会导致合金材料受到外来较大的负荷压力时合金材料产生较大的形变、破碎等问题，提高合金材料的冲击韧性和抗压强度，可有效的解决上述问题的产生，因此我们需要开发新的具有较高的冲击韧性和抗压强度的合金材料及其制备方法。
技术方案：针对上述问题，本发明公开了一种抗冲击的合金材料及其制备方法，所述的抗冲击的合金材料包括以下成分：
Al1.2wt%-2.4wt%、
Ag0.5wt%-0.9wt%、
Re0.4wt%-0.7wt%、
Sn0.7wt%-1.5wt%、
Sc0.2wt%-0.4wt%、
V0.5wt%-0.7wt%、
Tc0.05wt%-0.15wt%、
余量为Fe。
优选的，所述的一种抗冲击的合金材料，包括以下成分：
Al1.5wt%-2.1wt%、
Ag0.6wt%-0.8wt%、
Re0.5wt%-0.7wt%、
Sn0.9wt%-1.3wt%、
Sc0.2wt%-0.3wt%、
V0.6wt%-0.7wt%、
Tc0.09wt%-0.13wt%、
余量为Fe。
进一步优选的，所述的一种抗冲击的合金材料，包括以下成分：
Al1.7wt%、
Ag0.7wt%、
Re0.6wt%、
Sn1.1wt%、
Sc0.3wt%、
V0.6wt%、
Tc0.11wt%、
余量为Fe。
所述的一种抗冲击的合金材料的制备方法，制备方法步骤如下：
（1）按以下重量百分比分别取下述原料进行充分混料：Al为1.2wt%-2.4wt%、Ag为0.5wt%-0.9wt%、Re为0.4wt%-0.7wt%、Sn为0.7wt%-1.5wt%、Sc为0.2wt%-0.4wt%、V为0.5wt%-0.7wt%、Tc为0.05wt%-0.15wt%、余量为Fe；
（2）将步骤（1）的混合后金属原料加压成为合金块；
（3）将步骤（2）的合金块投入真空熔炼炉中，进行真空熔炼，升温速率为40-60℃/min，真空熔炼温度为1020-1070℃，真空熔炼后热压为合金锭，按照30-40℃/min的降温速率将合金锭冷却，冷却后为制备的抗冲击的合金材料。
所述的一种抗冲击的合金材料的制备方法，制备方法中真空熔炼温度为1050℃。
所述的一种抗冲击的合金材料的制备方法，制备方法中升温速率为50℃/min、降温速率为35℃/min。
所述的一种抗冲击的合金材料的制备方法，制备方法中Al为1.5wt%-2.1wt%、Ag为0.6wt%-0.8wt%、Re为0.5wt%-0.7wt%、Sn为0.9wt%-1.3wt%、Sc为0.2wt%-0.3wt%、V为0.6wt%-0.7wt%、Tc为0.09wt%-0.13wt%、余量为Fe。
所述的一种抗冲击的合金材料的制备方法，制备方法中Al为1.7wt%、Ag为0.7wt%、Re为0.6wt%、Sn为1.1wt%、Sc为0.3wt%、V为0.6wt%、Tc为0.11wt%、余量为Fe。
有益效果：良好的冲击韧性可以有效的提高合金材料的适用范围，本发明的合金材料的冲击韧性和抗压强度都较高，具有较好的耐冲击的强度，当Al为1.7wt%、Ag为0.7wt%、Re为0.6wt%、Sn为1.1wt%、Sc为0.3wt%、V为0.6wt%、Tc为0.11wt%、余量为Fe时，抗冲击的强度最高。
具体实施方式
实施例1
（1）按以下重量百分比分别取下述原料进行充分混料：Al为2.4wt%、Ag为0.5wt%、Re为0.7wt%、Sn为1.5wt%、Sc为0.4wt%、V为0.5wt%、Tc为0.15wt%、余量为Fe；
（2）将步骤（1）的混合后金属原料加压成为合金块；
（3）将步骤（2）的合金块投入真空熔炼炉中，进行真空熔炼，升温速率为60℃/min，真空熔炼温度为1070℃，真空熔炼后热压为合金锭，按照30℃/min的降温速率将合金锭冷却，冷却后为制备的抗冲击的合金材料。
实施例2
（1）按以下重量百分比分别取下述原料进行充分混料：Al为1.2wt%、Ag为0.9wt%、Re为0.4wt%、Sn为0.7wt%、Sc为0.2wt%、V为0.7wt%、Tc为0.05wt%、余量为Fe；
（2）将步骤（1）的混合后金属原料加压成为合金块；
（3）将步骤（2）的合金块投入真空熔炼炉中，进行真空熔炼，升温速率为40℃/min，真空熔炼温度为1020℃，真空熔炼后热压为合金锭，按照40℃/min的降温速率将合金锭冷却，冷却后为制备的抗冲击的合金材料。
实施例3
（1）按以下重量百分比分别取下述原料进行充分混料：Al为1.5wt%、Ag为0.8wt%、Re为0.5wt%、Sn为0.9wt%、Sc为0.3wt%、V为0.7wt%、Tc为0.13wt%、余量为Fe；
（2）将步骤（1）的混合后金属原料加压成为合金块；
（3）将步骤（2）的合金块投入真空熔炼炉中，进行真空熔炼，升温速率为40℃/min，真空熔炼温度为1060℃，真空熔炼后热压为合金锭，按照30℃/min的降温速率将合金锭冷却，冷却后为制备的抗冲击的合金材料。
实施例4
（1）按以下重量百分比分别取下述原料进行充分混料：Al为2.1wt%、Ag为0.6wt%、Re为0.7wt%、Sn为1.3wt%、Sc为0.2wt%、V为0.6wt%、Tc为0.09wt%、余量为Fe；
（2）将步骤（1）的混合后金属原料加压成为合金块；
（3）将步骤（2）的合金块投入真空熔炼炉中，进行真空熔炼，升温速率为60℃/min，真空熔炼温度为1030℃，真空熔炼后热压为合金锭，按照35℃/min的降温速率将合金锭冷却，冷却后为制备的抗冲击的合金材料。
实施例5
（1）按以下重量百分比分别取下述原料进行充分混料：Al为1.7wt%、Ag为0.7wt%、Re为0.6wt%、Sn为1.1wt%、Sc为0.3wt%、V为0.7wt%、Tc为0.11wt%、余量为Fe；
（2）将步骤（1）的混合后金属原料加压成为合金块；
（3）将步骤（2）的合金块投入真空熔炼炉中，进行真空熔炼，升温速率为50℃/min，真空熔炼温度为1050℃，真空熔炼后热压为合金锭，按照35℃/min的降温速率将合金锭冷却，冷却后为制备的抗冲击的合金材料。
对比例1
（1）按以下重量百分比分别取下述原料进行充分混料：Al为2.4wt%、Ag为0.5wt%、Re为0.7wt%、Sn为1.5wt%、Sc为0.4wt%、余量为Fe；
（2）将步骤（1）的混合后金属原料加压成为合金块；
（3）将步骤（2）的合金块投入真空熔炼炉中，进行真空熔炼，升温速率为60℃/min，真空熔炼温度为1070℃，真空熔炼后热压为合金锭，按照30℃/min的降温速率将合金锭冷却，冷却后为制备的抗冲击的合金材料。
对比例2
将各种投炉料按熔炼工艺要求依次加入到中频炉中熔化，待铁液达到1520℃-1580℃时出炉浇注，树脂砂造型，浇注温度为1400-1450℃，铸件冷却后，清除浇、冒口，铸件在热处理炉内升温到910℃后进行空冷处理，250℃进行回火处理；所述的材料成分由以下质量百分比的成分组成C为1.5wt%、Si为0.9wt%、Mn为1.4wt%、Ni为6.9wt%、Cu为1.5wt%、Cr为20wt%、S为0.035wt%、P为0.03wt%、其余为Fe。
实施例1至5、对比例1至2的合金材料的抗压强度和冲击韧性测定结果如下：
| 抗压强度（MPa） | 冲击韧性（J/cm2） | |
| 实施例1 | 717 | 14.1 |
| 实施例2 | 713 | 14.2 |
| 实施例3 | 729 | 16.6 |
| 实施例4 | 725 | 16.4 |
| 实施例5 | 754 | 17.5 |
| 对比例1 | 572 | 11.1 |
| 对比例2 | 436 | 11.4 |
制备的抗冲击的合金材料的抗压强度在717-754MPa，冲击韧性为14.1-17.5J/cm2。
Claims (5)
1.一种抗冲击的合金材料的制备方法，其特征在于所述的合金材料的制备方法步骤如下：
（1）按以下重量百分比分别取下述原料进行充分混料：Al为1.2wt%-2.4wt%、Ag为0.5wt%-0.9wt%、Re为0.4wt%-0.7wt%、Sn为0.7wt%-1.5wt%、Sc为0.2wt%-0.4wt%、V为0.5wt%-0.7wt%、Tc为0.05wt%-0.15wt%、余量为Fe；（2）将步骤（1）的混合后金属原料加压成为合金块；（3）将步骤（2）的合金块投入真空熔炼炉中，进行真空熔炼，升温速率为40-60℃/min，真空熔炼温度为1020-1070℃，真空熔炼后热压为合金锭，按照30-40℃/min的降温速率将合金锭冷却，冷却后为制备的抗冲击的合金材料。
2.根据权利要求1所述的一种抗冲击的合金材料的制备方法，其特征在于所述的合金材料的制备方法中真空熔炼温度为1050℃。
3.根据权利要求1所述的一种抗冲击的合金材料的制备方法，其特征在于所述的合金材料的制备方法中升温速率为50℃/min、降温速率为35℃/min。
4.根据权利要求1所述的一种抗冲击的合金材料的制备方法，其特征在于所述的合金材料的制备方法中Al为1.5wt%-2.1wt%、Ag为0.6wt%-0.8wt%、Re为0.5wt%-0.7wt%、Sn为0.9wt%-1.3wt%、Sc为0.2wt%-0.3wt%、V为0.6wt%-0.7wt%、Tc为0.09wt%-0.13wt%、余量为Fe。
5.根据权利要求1所述的一种抗冲击的合金材料的制备方法，其特征在于所述的合金材料的制备方法中Al为1.7wt%、Ag为0.7wt%、Re为0.6wt%、Sn为1.1wt%、Sc为0.3wt%、V为0.6wt%、Tc为0.11wt%、余量为Fe。
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