CN104651718A - 一种耐冲击的合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于合金材料领域，涉及一种耐冲击的合金材料及其制备方法，所述的耐冲击的合金材料如下：Zr为0.35wt％-0.65wt％、Al为1.8wt％-2.9wt％、Cs为0.25wt％-0.55wt％、Nd为0.15wt％-0.45wt％、Zn为1.6wt％-2.9wt％、Ti为0.3wt％-0.7wt％、W为0.45wt％-0.95wt％、余量为Fe。制备方法包括以下步骤：(1)向高温熔炼炉内投入金属材料；(2)升温至730-760℃，在该温度下熔炼3h；(3)温度升温至1110-1190℃，再熔炼2h，熔炼后热压为锭，降温，为制备的耐冲击的合金材料。

Description

一种耐冲击的合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于合金材料领域，涉及一种具备良好耐冲击性能的合金材料及其制备方法。
背景技术
金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90％以上的工业纯铁，含碳2％～4％的铸铁，含碳小于2％的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。
有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、贵金属、半金属、稀有金属和稀土金属等。金属材料按生产成型工艺又分为铸造金属、变形金属、喷射成形金属，以及粉末冶金材料。
合金材料的金属元素组成对合金材料的各种性能起着较大的作用，其中耐冲击性能是比较重要的一种性能。常规的铁合金材料的耐冲击性能仍然有提高的必要。因此需要通过对铁合金材料的元素组成进行选择，并优化其熔炼工艺，来提高其耐冲击性能。
发明内容
要解决的技术问题：常规的铁合金材料的耐冲击性能较差，如其抗压强度、抗拉强度、冲击韧性较低，因此不具备较为理想的冲击性能，在合金材料的进一步应用中，会限制制备的成品的性能，因此需要提高铁合金材料的抗压强度、抗拉强度和冲击韧性。
技术方案：为了有效的提高铁合金材料的抗压强度、抗拉强度和冲击韧性，本发明公开了一种耐冲击的合金材料及其制备方法。所述的耐冲击的合金材料包括以下成分：
优选的，所述的一种耐冲击的合金材料，包括以下成分：
一种耐冲击的合金材料的制备方法，所述的耐冲击的合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)向高温熔炼炉内投入下述重量百分比的金属材料，其中Zr为0.35wt％-0.65wt％、Al为1.8wt％-2.9wt％、Cs为0.25wt％-0.55wt％、Nd为0.15wt％-0.45wt％、Zn为1.6wt％-2.9wt％、Ti为0.3wt％-0.7wt％、W为0.45wt％-0.95wt％、余量为Fe；
(2)初始升温速率为20℃/min，将高温熔炼炉升温至730-760℃，在该温度下熔炼3h；
(3)二次升温速率为30℃/min，将高温熔炼炉内温度升温至1110-1190℃，在该温度下再熔炼2h，熔炼后热压为锭，再按照25℃/min的降温速率降低至室温，为制备的耐冲击的合金材料。
其中，所述的一种耐冲击的合金材料的制备方法，所述的耐冲击的合金材料的制备方法步骤(1)中向高温熔炼炉内投入下述重量百分比的金属材料，其中Zr为0.45wt％-0.55wt％、Al为2.3wt％-2.6wt％、Cs为0.35wt％-0.45wt％、Nd为0.25wt％-0.35wt％、Zn为2.0wt％-2.5wt％、Ti为0.4wt％-0.6wt％、W为0.65wt％-0.85wt％、余量为Fe。
其中，所述的一种耐冲击的合金材料的制备方法，所述的耐冲击的合金材料的制备方法步骤(2)中将高温熔炼炉升温至750℃，在该温度下熔炼3h。
其中，所述的一种耐冲击的合金材料的制备方法，所述的耐冲击的合金材料的制备方法步骤(3)中将高温熔炼炉内温度升温至1155℃，在该温度下再熔炼2h。
有益效果：抗压强度、抗拉强度和冲击韧性对铁合金材料的耐冲击性能影响较大，本发明的合金材料的制备方法中的金属材料包括Zr、Al、Cs、Nd、Zn、Ti、W和Fe。其抗压强度和抗拉强度还有冲击韧性都得到大大的提升，可作为耐冲击的合金材料用于耐冲击合金设备的制造中。
具体实施方式
实施例1
(1)向高温熔炼炉内投入下述重量百分比的金属材料，其中Zr为0.65wt％、Al为1.8wt％、Cs为0.55wt％、Nd为0.45wt％、Zn为2.9wt％、Ti为0.3wt％、W为0.95wt％、余量为Fe；
(2)初始升温速率为20℃/min，将高温熔炼炉升温至760℃，在该温度下熔炼3h；
(3)二次升温速率为30℃/min，将高温熔炼炉内温度升温至1190℃，在该温度下再熔炼2h，熔炼后热压为锭，再按照25℃/min的降温速率降低至室温，为制备的耐冲击的合金材料。
实施例2
(1)向高温熔炼炉内投入下述重量百分比的金属材料，其中Zr为0.35wt％、Al为2.9wt％、Cs为0.25wt％、Nd为0.15wt％、Zn为1.6wt％、Ti为0.7wt％、W为0.45wt％、余量为Fe；
(2)初始升温速率为20℃/min，将高温熔炼炉升温至730℃，在该温度下熔炼3h；
(3)二次升温速率为30℃/min，将高温熔炼炉内温度升温至1110℃，在该温度下再熔炼2h，熔炼后热压为锭，再按照25℃/min的降温速率降低至室温，为制备的耐冲击的合金材料。
实施例3
(1)向高温熔炼炉内投入下述重量百分比的金属材料，其中Zr为0.55wt％、Al为2.3wt％、Cs为0.35wt％、Nd为0.35wt％、Zn为2.5wt％、Ti为0.4wt％、W为0.65wt％、余量为Fe；
(2)初始升温速率为20℃/min，将高温熔炼炉升温至760℃，在该温度下熔炼3h；
(3)二次升温速率为30℃/min，将高温熔炼炉内温度升温至1190℃，在该温度下再熔炼2h，熔炼后热压为锭，再按照25℃/min的降温速率降低至室温，为制备的耐冲击的合金材料。
实施例4
(1)向高温熔炼炉内投入下述重量百分比的金属材料，其中Zr为0.45wt％、Al为2.6wt％、Cs为0.45wt％、Nd为0.25wt％、Zn为2.0wt％、Ti为0.6wt％、W为0.85wt％、余量为Fe；
(2)初始升温速率为20℃/min，将高温熔炼炉升温至730℃，在该温度下熔炼3h；
(3)二次升温速率为30℃/min，将高温熔炼炉内温度升温至1110℃，在该温度下再熔炼2h，熔炼后热压为锭，再按照25℃/min的降温速率降低至室温，为制备的耐冲击的合金材料。
实施例5
(1)向高温熔炼炉内投入下述重量百分比的金属材料，其中Zr为0.5wt％、Al为2.4wt％、Cs为0.5wt％、Nd为0.3wt％、Zn为2.2wt％、Ti为0.5wt％、W为0.75wt％、余量为Fe；
(2)初始升温速率为20℃/min，将高温熔炼炉升温至750℃，在该温度下熔炼3h；
(3)二次升温速率为30℃/min，将高温熔炼炉内温度升温至1155℃，在该温度下再熔炼2h，熔炼后热压为锭，再按照25℃/min的降温速率降低至室温，为制备的耐冲击的合金材料。
对比例1
(1)向高温熔炼炉内投入下述重量百分比的金属材料，其中Zr为0.35wt％、Al为2.9wt％、Cs为0.25wt％、Zn为1.6wt％、Ti为0.7wt％、余量为Fe；
(2)初始升温速率为20℃/min，将高温熔炼炉升温至730℃，
在该温度下熔炼3h；
(3)二次升温速率为30℃/min，将高温熔炼炉内温度升温至1110℃，在该温度下再熔炼2h，熔炼后热压为锭，再按照25℃/min的降温速率降低至室温，为制备的耐冲击的合金材料。
制备得到实施例1至5和对比例1的合金材料后，测定了上述的合金材料的抗压强度、抗拉强度和冲击韧性，结果如下表：
对比例中合金材料未加入W和Nd后，制备的合金材料的冲击韧性、抗拉强度和抗压强度均得到了急剧下降，其耐冲击的性能远远差于本发明实施例1至5制备的合金材料。本发明的合金材料具备了良好的物理强度，可用于耐冲击的金属设备的应用中，提高设备的耐冲击强度。

Claims (6)

1.一种耐冲击的合金材料，其特征在于所述的耐冲击的合金材料包括以下成分：
2.根据权利要求1所述的一种耐冲击的合金材料，其特征在于所述的耐冲击的合金材料包括以下成分：
3.一种耐冲击的合金材料的制备方法，其特征在于所述的耐冲击的合金材料的制备方法包括以下步骤：
(1)向高温熔炼炉内投入下述重量百分比的金属材料，其中Zr为0.35wt％-0.65wt％、Al为1.8wt％-2.9wt％、Cs为0.25wt％-0.55wt％、Nd为0.15wt％-0.45wt％、Zn为1.6wt％-2.9wt％、Ti为0.3wt％-0.7wt％、W为0.45wt％-0.95wt％、余量为Fe；
(2)初始升温速率为20℃/min，将高温熔炼炉升温至730-760℃，在该温度下熔炼3h；
(3)二次升温速率为30℃/min，将高温熔炼炉内温度升温至1110-1190℃，在该温度下再熔炼2h，熔炼后热压为锭，再按照25℃/min的降温速率降低至室温，为制备的耐冲击的合金材料。
4.根据权利要求3所述的一种耐冲击的合金材料的制备方法，其特征在于所述的耐冲击的合金材料的制备方法步骤(1)中向高温熔炼炉内投入下述重量百分比的金属材料，其中Zr为0.45wt％-0.55wt％、Al为2.3wt％-2.6wt％、Cs为0.35wt％-0.45wt％、Nd为0.25wt％-0.35wt％、
Zn为2.0wt％-2.5wt％、Ti为0.4wt％-0.6wt％、W为0.65wt％-0.85wt％、余量为Fe。
5.根据权利要求3所述的一种耐冲击的合金材料的制备方法，其特征在于所述的耐冲击的合金材料的制备方法步骤(2)中将高温熔炼炉升温至750℃，在该温度下熔炼3h。
6.根据权利要求3所述的一种耐冲击的合金材料的制备方法，其特征在于所述的耐冲击的合金材料的制备方法步骤(3)中将高温熔炼炉内温度升温至1155℃，在该温度下再熔炼2h。
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