CN104862590B - 一种抗冲击的复合金属材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属材料领域，涉及一种抗冲击的复合金属材料及其制备方法，所述的抗冲击的复合金属材料由以下成分组成：Ti为2.5wt%‑4.5wt%、Co为1.3wt%‑1.9wt%、Ag为1.4wt%‑2.2wt%、Al为0.5wt%‑1.4wt%、Sn为1.1wt%‑2.2wt%、Ca为2.6wt%‑4.1wt%、In为0.1wt%‑0.4wt%、余量为Fe。制备方法步骤如下：（1）按重量取上述原料；（2）将上述的各金属原料投入真空高温熔炼炉中，熔炼为复合金属锭；（3）将步骤（2）的复合金属锭降温，保温；（4）保温后将复合金属锭退火，冷却至室温后制备得抗冲击的复合金属锭。
Description
技术领域
本发明属于金属材料领域，涉及一种复合金属材料及其制备方法，特别是涉及一种抗冲击的复合金属材料及其制备方法。
背景技术
我们常将两种或两种以上的金属元素或以金属为基添加其他非金属元素通过合金化工艺（熔炼、机械合金化、烧结、气相沉积等等）而形成的具有金属特性的金属材料叫做合金。但合金可能只含有一种金属元素，如钢。合金的生成常会改善元素单质的性质，例如，钢的强度大于其主要组成元素铁。合金的物理性质，例如密度、反应性、杨氏模量、导电性和导热性可能与合金的组成元素尚有类似之处，但是合金的抗拉强度和抗剪强度却通常与组成元素的性质有很大不同。这是由于合金与单质中的原子排列有很大差异。 少量的某种元素可能会对合金的性质造成很大的影响。例如，铁磁性合金中的杂质会使合金的性质发生变化。合金的应用涉及到社会生活中的方方面面，如铝合金门窗和不锈钢的厨具等，合金还被大量用于航空航天领域，如钛合金这种合金具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点被广泛用于制造飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件等。
发明内容
要解决的技术问题：常规的金属材料的抗冲击强度较差，在受到较强烈的外部压力后产生形变等问题。因此需要对金属材料的组成成分进行优化，来提高金属材料的抗冲击性能，因此本发明提供了一种新的抗冲击的复合金属材料及其制备方法。
技术方案：本发明公开了一种抗冲击的复合金属材料，所述的复合金属材料由以下金属成分按照重量百分比组成：
Ti 2.5wt%-4.5wt%、
Co 1.3wt%-1.9wt%、
Ag 1.4wt%-2.2wt%、
Al 0.5wt%-1.4wt%、
Sn 1.1wt%-2.2wt%、
Ca 2.6wt%-4.1wt%、
In 0.1wt%-0.4wt%、
余量为Fe。
所述的一种抗冲击的复合金属材料，由以下金属成分按照重量百分比组成：
Ti 3.6wt%、
Co 1.7wt%、
Ag 1.9wt%、
Al 1.0wt%、
Sn 1.6wt%、
Ca 3.2wt%、
In 0.3wt%、
余量为Fe。
一种抗冲击的复合金属材料的制备方法，步骤如下：（1）按重量百分比取Ti为2.5wt%-4.5wt%、Co为1.3wt%-1.9wt%、Ag为1.4wt%-2.2wt%、Al为0.5wt%-1.4wt%、Sn为1.1wt%-2.2wt%、Ca为2.6wt%-4.1wt%、In为0.1wt%-0.4wt%、余量为Fe；（2）将上述的各金属原料投入真空高温熔炼炉中，升高温度至1270-1355℃，升温速率为30-50℃/min，压强为30-500Pa，熔炼为复合金属锭；（3）将步骤（2）的复合金属锭降低温度至660-730℃，保温4-6h；（4）保温后将复合金属锭退火，退火速率为120-130℃/min，冷却至室温后制备得抗冲击的复合金属锭。
所述的一种抗冲击的复合金属材料的制备方法，制备方法中Ti为3.6wt%、Co为1.7wt%、Ag为1.9wt%、Al为1.0wt%、Sn为1.6wt%、Ca为3.2wt%、In为0.3wt%、余量为Fe。
所述的一种抗冲击的复合金属材料的制备方法，制备方法中升温速率为40℃/min。
所述的一种抗冲击的复合金属材料的制备方法，制备方法中升高温度至1320℃。
所述的一种抗冲击的复合金属材料的制备方法，制备方法中退火速率为130℃/min。
有益效果：本发明的铁合金材料具有非常良好的冲击强度，通过对升温速率、退货速率、熔炼温度、保温温度的改良，另外还对铁合金材料的其他金属进行了改变，提高了其抗冲击的性能。其中当Ti为3.6wt%、Co为1.7wt%、Ag为1.9wt%、Al为1.0wt%、Sn为1.6wt%、Ca为3.2wt%、In为0.3wt%、余量为Fe，升温速率为40℃/min、升高温度至1320℃、退火速率为130℃/min时，制备的合金材料的冲击韧性最高。
具体实施方式
实施例1
（1）按重量百分比取Ti为4.5wt%、Co为1.9wt%、Ag为1.4wt%、Al为0.5wt%、Sn为2.2wt%、Ca为2.6wt%、In为0.4wt%、余量为Fe；（2）将上述的各金属原料投入真空高温熔炼炉中，升高温度至1355℃，升温速率为50℃/min，压强为500Pa，熔炼为复合金属锭；（3）将步骤（2）的复合金属锭降低温度至730℃，保温6h；（4）保温后将复合金属锭退火，退火速率为130℃/min，冷却至室温后制备得抗冲击的复合金属锭。
实施例2
（1）按重量百分比取Ti为2.5wt%、Co为1.3wt%、Ag为2.2wt%、Al为1.4wt%、Sn为1.1wt%、Ca为4.1wt%、In为0.1wt%、余量为Fe；（2）将上述的各金属原料投入真空高温熔炼炉中，升高温度至1270℃，升温速率为30℃/min，压强为30Pa，熔炼为复合金属锭；（3）将步骤（2）的复合金属锭降低温度至660℃，保温4h；（4）保温后将复合金属锭退火，退火速率为120℃/min，冷却至室温后制备得抗冲击的复合金属锭。
实施例3
（1）按重量百分比取Ti为3.6wt%、Co为1.7wt%、Ag为1.9wt%、Al为1.0wt%、Sn为1.6wt%、Ca为3.2wt%、In为0.3wt%、余量为Fe；（2）将上述的各金属原料投入真空高温熔炼炉中，升高温度至1320℃，升温速率为40℃/min，压强为150Pa，熔炼为复合金属锭；（3）将步骤（2）的复合金属锭降低温度至700℃，保温5h；（4）保温后将复合金属锭退火，退火速率为130℃/min，冷却至室温后制备得抗冲击的复合金属锭。
实施例4
（1）按重量百分比取Ti为3.5wt%、Co为1.5wt%、Ag为2wt%、Al为1.4wt%、Sn为1.2wt%、Ca为3.1wt%、In为0.2wt%、余量为Fe；（2）将上述的各金属原料投入真空高温熔炼炉中，升高温度至1290℃，升温速率为50℃/min，压强为400Pa，熔炼为复合金属锭；（3）将步骤（2）的复合金属锭降低温度至730℃，保温6h；（4）保温后将复合金属锭退火，退火速率为120℃/min，冷却至室温后制备得抗冲击的复合金属锭。
实施例1至4的复合金属材料的冲击韧性如下：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 冲击韧性（J） | 721 | 695 | 733 | 767 |
冲击韧性测试标准为GB/T1817-1995。
Claims (7)
1. 一种抗冲击的复合金属材料，其特征在于，所述的复合金属材料由以下金属成分按照重量百分比组成：
Ti 2.5wt%-4.5wt%、
Co 1.3wt%-1.9wt%、
Ag 1.4wt%-2.2wt%、
Al 0.5wt%-1.4wt%、
Sn 1.1wt%-2.2wt%、
Ca 2.6wt%-4.1wt%、
In 0.1wt%-0.4wt%、
余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的一种抗冲击的复合金属材料，其特征在于，所述的复合金属材料由以下金属成分按照重量百分比组成：
Ti 3.6wt%、
Co 1.7wt%、
Ag 1.9wt%、
Al 1.0wt%、
Sn 1.6wt%、
Ca 3.2wt%、
In 0.3wt%、
余量为Fe。
3.一种抗冲击的复合金属材料的制备方法，其特征在于所述的抗冲击的复合金属材料的制备方法步骤如下：（1）按重量百分比取Ti为2.5wt%-4.5wt%、Co为1.3wt%-1.9wt%、Ag为1.4wt%-2.2wt%、Al为0.5wt%-1.4wt%、Sn为1.1wt%-2.2wt%、Ca为2.6wt%-4.1wt%、In为0.1wt%-0.4wt%、余量为Fe；（2）将上述的各金属原料投入真空高温熔炼炉中，升高温度至1270-1355℃，升温速率为30-50℃/min，压强为30-500Pa，熔炼为复合金属锭；（3）将步骤（2）的复合金属锭降低温度至660-730℃，保温4-6h；（4）保温后将复合金属锭退火，退火速率为120-130℃/min，冷却至室温后制备得抗冲击的复合金属锭。
4.根据权利要求3所述的一种抗冲击的复合金属材料的制备方法，其特征在于所述的抗冲击的复合金属材料的制备方法中Ti为3.6wt%、Co为1.7wt%、Ag为1.9wt%、Al为1.0wt%、Sn为1.6wt%、Ca为3.2wt%、In为0.3wt%、余量为Fe。
5.根据权利要求3所述的一种抗冲击的复合金属材料的制备方法，其特征在于所述的抗冲击的复合金属材料的制备方法中升温速率为40℃/min。
6.根据权利要求3所述的一种抗冲击的复合金属材料的制备方法，其特征在于所述的抗冲击的复合金属材料的制备方法中升高温度至1320℃。
7.根据权利要求3所述的一种抗冲击的复合金属材料的制备方法，其特征在于所述的抗冲击的复合金属材料的制备方法中退火速率为130℃/min。
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