CN105821345A - 一种用于飞机卫生间阀门的合金材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于飞机卫生间阀门的合金材料,其成分质量百分比为:碳0.6%~1.0%,锰0.65%~1.10%,磷0.035%~0.045%,硫0.03%~0.04%,硅0.15%~0.355%,铬18.0%~20.0%,钼0.15%~0.25%,镍9.0%~12.0%,铜0.21%~0.30%,锌0.31%~0.42%,钴17.0%~20.0%,锶8.0%~11.0%,镧0.10%~0.30%,硼0.50%~3.0%,铝0.10%~0.50%,铑0.01%~0.03%,其余为铁;在真空条件下熔融、离心浇铸,经热等静压处理得到成品。本发明具有优良的抗腐蚀性能,耐气压变化,耐磨的性能。
Description
技术领域
本发明属于阀门合金材料领域,具体涉及一种用于飞机卫生间阀门的合金材料。
背景技术
在飞机上因为交通工具的特殊性,飞机卫生间面临的问题是,不方便使用盛有水的抽水马桶,因为当每遇到一次颠簸时,都可能溅出水来。这样也无法用水和虹吸管或地球引力来清理马桶。这时,人们就设计了主动真空系统来替代被动虹吸管,因此飞机厕所又称真空厕所。1975年,飞行员詹姆斯堪伯发明了我们现在所用的噪声巨大的真空马桶。真空厕所用水量少、可要求更小的下水管直径、冲洗方向不受任何限制。真空系统无需考虑地球引力,不用防止下水管垂直向上。管道也无需向下,安装新厕所布局更灵活。每冲一次真空马桶的耗水量仅为240ml。耗水量越少意味着飞机的重量就可以更轻,可以带来更高的飞行效率。真空马桶工作主要是利用机舱内外的气压差,把污物以每秒30米的速度送入位于飞机后部的污水箱。在空客A380上,近800名乘客所产生的废物只用2秒钟就穿过长达60米的机体,这在当时也是冲马桶速度的最高纪录。
但是,飞机上使用的真空马桶的下水孔很小,直径如一粒鸡蛋,而且有一片能活动的阀门,极易堵塞。这些情况对飞机卫生间用阀门的质量提出了很高的要求,尤其是阀门的材料,是决定阀门质量的关键,设置影响到航空安全。但是,目前对于飞机卫生间用阀门合金材料的研究非常有限,如何选取合适的合金材料来制备飞机卫生间用阀门,是本行业技术人员所面临的一大难题。
一般民用飞机经常处于飞行状态,飞行人员和乘客经常使用卫生间,因而阀门使用频率很高,这就要求阀门具有较高的耐磨性,另外,为了节省飞机的检修时间,使得检修工作放到重要部件上,必须对经常使用的阀门提出较高的耐磨性和耐腐蚀性,其次,由于飞机经常在气压交变的环境下工作,这样就要求阀门具有耐气压变化的抵抗能力。
目前急需一种耐磨性好、耐腐蚀、具有耐气压变化的阀门材料。
发明内容
为了克服上述现有技术缺陷,本发明的目的在于提供一种用于飞机卫生间阀门的合金材料,其具有优良的抗腐蚀性能,耐气压变化,耐磨的性能。
为了解决上述技术问题,本发明采取如下的技术方案:
一种用于飞机卫生间阀门的合金材料,其含有的化学元素成分及其质量百分比为:0.6%~1.0%的碳,0.65%~1.10%的锰,0.035%~0.045%的磷,0.03%~0.04%的硫,0.15%~0.355%的硅,18.0%~20.0%的铬,0.15%~0.25%的钼,9.0%~12.0%的镍,0.21%~0.30%的铜,0.31%~0.42%的锌,17.0%~20.0%的钴,8.0%~11.0%的锶,0.10%~0.30%的镧,0.50%~3.0%的硼,0.10%~0.50%的铝,0.01%~0.03%的铑,其余为Fe。
进一步地,镧的质量百分比为0.10%~0.20%。
更进一步地,硼的质量百分比为0.50%~2.0%。
更进一步地,铝的质量百分比为0.25%~0.30%。
更进一步地,钴的质量百分比为17.0%~18.0%。
更进一步地,铑的质量百分比为0.01%~0.02%。
一种用于飞机卫生间阀门的合金材料,其特征在于,按质量百分比计含有如下原料组分,碳0.43%、锰0.88%、磷0.040%、硫0.03%、硅0.35%、铬18.0%、钼0.21%、镍11.0%、铜0.28%、锌0.39%、钴17.5%、锶10%、镧0.17%、硼1.50%、铝0.29%、铑0.018%,其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明的另一目的,在于提供一种用于飞机卫生间阀门的制备方法,其中,包括以下步骤:
步骤S01,将待熔炼的原材料加入水冷铜坩埚的真空室内,抽真空,将锰、铬、钼、镍、铜、锌、钴、锶、镧、铝、铑以350℃/min~500℃/min的加热速度加热至熔融,保温30min~50min;
步骤S02,将碳、磷、硫、硅、硼粉碎至10μm~20μm的颗粒,再采用氩气吹送至水冷铜坩埚的真空室内,使合金材料的原材料混合均匀;
步骤S03,采用离心浇铸的方法铸造飞机卫生间阀门合金材料,经过热等静压处理得到飞机卫生间阀门合金材料成品。
更进一步地,在步骤S03中,离心浇铸的方法为:铸造预热温度为650℃~700℃,离心转速370rpm~400rpm,浇铸过程在6秒~10秒完成。
更进一步地,在步骤S03中,静压处理的方法为:在1280℃~1300℃,热等静压160MPa~200MPa的条件下,保压1小时~2小时,所述合金材料是珠光体面积率为85%以上的组织,且距表面深0.35mm的珠光体团的粒度号的平均值Pave及其标准偏差Pσ分别满足下述公式:9.0≤Pave≤13.0;0.0<Pσ≤0.3。
以下,对本发明中采用的合金的成分组成的限定理由进行说明,成分组成中涉及的%指质量%。
碳:0.6%~1.0%,钴:17.0%~20.0%,镍:9.0%~12.0%,镧:0.10%~0.30%,合金中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,碳量高还会降低合金的耐大气腐蚀能力;碳是对于阀门加工后的强度加强起有效作用的元素,因此需要含有0.6%以上,随着碳含量的增加,碳化物会增加,阀门的延展性、韧性降低会降低,因而将碳含量控制在1.0%以下,同时为了提高延展性和韧性,加入0.10%~0.30%的镧,镧的加入使得阀门的耐磨性有所降低,为了不降低耐磨性,加入17.0%~20.0%的钴和9.0%~12.0%的镍,这样阀门的延展性、韧性、耐磨性进一步同时提高,同时由于加入的镧是少量的,因而材料成本不会提高,镧的含量优选为0.17%,钴的含量优选为17.5%,镍的含量优选为11.0%。在本发明中,由于Fe、Ni与Co可无限互溶,可得到晶格结构形式不同的α、γ和ε相,另外,碳与钴在合金中形成Co-C系合金,增强合金的机械强度和抗金属疲劳能力,另外使得合金的耐磨性和抗腐蚀性再次提高。
锰:0.65%~1.10%,锰是一种弱脱氧剂,合金中添加锰,不但有利于合金的抗蚀性,而且还能使合金的强度提高,并能降低热裂纹倾向,改善合金的抗腐蚀性能。随着锰含量增加,合金强度有所提高,本发明将锰含量规定为0.65%~1.10%,优选为0.88%。
磷:0.035%~0.045%,硫:0.03%~0.04%,硅:0.15%~0.355%,磷、硫对提高碳素钢的抗拉强度有一定的作用,但同时又都增加钢的脆性,硅可强化铁素体,提高耐热性和耐蚀性,在合金中能降低熔点,改善流动性,但是降低了合金的韧性和塑性,故在合金中添加了钼,因此加入钼0.15%~0.25%,钼能使钢的晶粒细化,降低脆性,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力,合金中加入钼,能提高机械性能,还可以抑制合金的脆性,考虑到硅、磷、硫与钼的相互影响,在航空条件及飞机卫生间阀门的特殊需求下,本发明将硅含量规定为0.1%~0.355%,优选为0.35%;钼含量规定为0.15%~0.25%,优选为0.21%。磷含量规定为0.035%~0.045%,优选为0.040%;硫含量规定为0.03%~0.04%,优选为0.03%。
铬:18.0%~20.0%,铬能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,为了进一步提高阀门的耐腐蚀性,加入含量为0.10%~0.50%的铝,铬和铝的加入使得抗氧化性和耐腐蚀性进一步提高,铬含量优选为18.0%,铝含量优选为0.29%。
铜:0.21%~0.30%,铜能提高钢材合金的强度和韧性,特别是大气腐蚀性能。因此,本发明将铜含量规定为0.21%~0.30%,优选为0.28%。
锌:0.31%~0.42%,锌在合金中能提高流动性,增加热脆性,降低耐蚀性,故应控制锌的含量在规定范围中。含锌量很高的合金却具有较好的铸造性能和机械性能,切削加工也比较好,因此,本发明将合金材料中锌含量规定为0.31%~0.42%,优选为0.39%。
锶:8.0%~11.0%,锶有很强的吸收X射线辐射功能和独特的物理化学性能,可以防止高空中的宇宙射线对飞机及其零部件的伤害,因此,为防止飞机卫生间阀门的伤害,本发明将合金材料中锶含量规定为8.0%~11.0%,优选为10.0%。
硼:0.50%~3.0%,钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能,提高强度。因此,本发明将合金材料中硼含量规定为0.50%~3.0%,优选为1.50%。
铑:0.01%~0.03%,铑有较强的反射能力,加热状态下特别柔软。铑的化学稳定性好,抗氧化性很好,加入到钢材中,能够提高钢材的稳定性。因此,本发明将铑含量规定为0.01%~0.03%,优选为0.018%。
本发明的优点是:
1.本发明具有耐磨的性能,在所提供的合金中,碳的含量为0.6%~1.0%,合金中0.6%~1.0%的含碳量,使得合金材料的屈服点和抗拉强度得到提高,另外,合金中碳含量的增加,碳化物会增加,此外,部分碳与钴形成Co-C系合金,进一步提高合金的硬度和耐磨性,因而加入17.0%~20.0%的钴,同时考虑钴的损失,因而再加入9.0%~12.0%的镍,使合金的硬度和耐磨性得到更好改善,本发明合金材料制备经过热等静压处理,保证了制备的合金材料的珠光体面积率达85%以上,且距表面深0.35mm的珠光体团的粒度号的平均值Pave及其标准偏差Pσ控制范围满足:9.0≤Pave≤13.0、0.0<Pσ≤0.3,强度硬度提高,有效地防止了材质分布不均造成的耐磨性能低的缺陷;
2.在本发明中,由于碳的加入使得塑性和耐冲击性有所降低,为了改善这种不利因素,在合金材料中加入0.10%~0.30%的镧,弥补了合金塑性低和冲击性低,使阀门的延展性、韧性提高,以适应耐气压变化的能力,另外加入的部分镍使阀门的延展性、韧性得到改善;
3.本发明合金中添加0.65%~1.10%的锰,有利于合金的抗蚀性,改善合金的抗腐蚀性能;添加0.035%~0.045%的磷、0.03%~0.04%的硫对提高碳素钢的抗拉强度有一定的作用,添加0.15%~0.355%的硅强化铁素体,提高耐热性和耐蚀性,同时改善因磷硫的添加而最大脆性的弊端,在合金中添加0.15%~0.25%的钼,使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,降低脆性,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力,进一步抑制合金的脆性;合金中0.10%~0.50%的铝和18.0%~20.0%的铬能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,稳定了阀门的耐腐蚀性;
4.本发明合金中0.21%~0.30%的铜能提高钢材合金的强度和韧性,使耐磨的性能和抗腐蚀性能得到改善,0.31%~0.42%的锌提高合金的流动性,使得各组分元素反应组合充分且均匀,因此抗腐蚀性能、耐气压变化能力和耐磨的性能又一次提高;0.50%~3.0%的硼可改善钢的致密性能,使抗腐蚀性能、耐气压变化能力和耐磨的性能再次提高;
5.本发明合金材料制备经过真空熔炼、氩气吹送原料并混合,保证合金原材料的充分混合,并有效阻止了原材料在熔炼过程中的氧化损耗,提高了材料的抗氧化性和耐磨性;同时,由于铁、镍与钴可无限互溶,又离心浇铸的方式,所以得到的合金材料的晶格结构有形式不同的α、γ和ε相,保证合金在复杂环境下的稳定性;
6.本发明合金材料制备经过热等静压处理,保证了制备的合金材料的珠光体面积率达85%以上,且距表面深0.35mm的珠光体团的粒度号的平均值Pave及其标准偏差Pσ控制范围满足:9.0≤Pave≤13.0、0.0<Pσ≤0.3,塑性变形的抗力大,耐气压变化的能力;
7.由于Fe、Ni与Co可无限互溶,可得到晶格结构形式不同的α、γ和ε相,另外,碳与钴在合金中形成Co-C系合金,增强合金的机械强度和抗金属疲劳能力,另外使得合金的耐磨性和抗腐蚀性再次提高。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施例,用来对本发明作进一步详细说明。
实施例1
原料组分:
碳0.63%、锰0.88%、磷0.040%、硫0.03%、硅0.35%、铬18.0%、钼0.21%、镍11.0%、铜0.28%、锌0.39%、钴17.5%、锶10%、镧0.17%、硼1.50%、铝0.29%、铑0.018%,其余为铁。
碳的含量为0.63%,保证了合金的基本机械强度,但阀门的延展性、韧性需要提高,0.17%的镧,但镧的加入使得阀门的耐磨性有所降低,为了不降低耐磨性,加17.5%的钴和11.0%的镍,这样阀门的延展性、韧性、耐磨性进一步提高,由于铁、镍与钴可无限互溶,可得到晶格结构形式不同的α、γ和ε相,另外,碳与钴在合金中形成Co-C系合金,使得材料的韧性、稳定性与硬度在碳含量为0.63%的情况下达到最优,合金的耐磨性和抗腐蚀性再次得到提高,同时由于加入的镧是少量的,因而材料成本不会提高。合金中添加0.88%的锰,不但有利于合金的抗蚀性,而且还能使合金的强度提高,并能降低热裂纹倾向,改善合金的抗腐蚀性能。合金中添加0.35%的硅、0.21%的钼、0.040%的磷、0.03%的硫,保证合金在碳含量为0.63%的情况下有优良的抗拉强度和抗蠕变能力。0.28%的铜能进一步改善合金材料的延展性和抗腐蚀性,0.39%的锌能提高合金的流动性,铜和锌的配合,能使合金材料的耐磨性能和抗腐蚀性能得到改善,使得合金中各组分元素反应组合充分且均匀,因此抗腐蚀性能、耐气压变化能力和耐磨的性能又一次提高。10.0%的锶和0.018%的铑能够吸收和反射X射线辐射,防止高空中的宇宙射线对飞机及其零部件的伤害,1.50%的硼可改善合金的致密性,使抗腐蚀性能、耐气压变化能力和耐磨的性能得到巩固和稳定,另外,合金中0.29%的铝和18.0%的铬能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,稳定了阀门的耐腐蚀性。
通过如下方法制备:
将待熔炼的原材料加入水冷铜坩埚的真空室内,抽真空,将锰、铬、钼、镍、铜、锌、钴、锶、镧、铝、铑以400℃/min的加热速度加热至熔融,保温35min,将碳、磷、硫、硅、硼粉碎至15μm的颗粒,再采用氩气吹送至水冷铜坩埚的真空室内,使合金材料的原材料混合均匀,保证合金原材料的充分混合,并有效阻止了原材料在熔炼过程中的氧化损耗,提高了材料的抗氧化性和耐磨性;然后在铸造预热温度为670℃,离心转速380rpm,浇铸过程在8秒完成离心浇铸,有效阻止了原材料在熔炼过程中的氧化损耗;最后在1290℃,热等静压180MPa的条件下,保压1小时,得到飞机卫生间用阀门合金材料成品,所得到的合金材料的晶格结构有形式不同的α、γ和ε相,保证合金在复杂环境下的稳定性,经热等静压处理后得到的合金材料是珠光体面积率为90%的材料组织,且距表面深0.35mm的珠光体团的粒度号的平均值Pave=9.5,其标准偏差Pσ=0.2,制备的合金材料强度硬度提高,有效地防止了材质分布不均造成的耐磨性能低的缺陷。
本实施例所制备的合金材料硬度为87HB,屈服强度为1750MPa,在-78℃条件下的抗拉强度为361MPa,伸长率为50.2%,断面收缩率为62.5%。
实施例2
原料组分:
碳0.60%、锰0.65%、磷0.035%、硫0.03%、硅0.15%、铬18.0%、钼0.15%、镍9.0%、铜0.21%、锌0.31%、钴17.0%、锶8.0%、镧0.10%、硼0.50%、铝0.10%、铑0.01%,其余为铁。
碳的含量为0.60%,保证了合金的基本机械强度,但阀门的延展性、韧性需要提高,0.10%的镧,但镧的加入使得阀门的耐磨性有所降低,为了不降低耐磨性,加17.0%的钴和9.0%的镍,这样阀门的延展性、韧性、耐磨性进一步提高,由于铁、镍与钴可无限互溶,可得到晶格结构形式不同的α、γ和ε相,另外,碳与钴在合金中形成Co-C系合金,使得材料的韧性、稳定性与硬度在碳含量为0.60%的情况下达到最优,合金的耐磨性和抗腐蚀性再次得到提高,同时由于加入的镧是少量的,因而材料成本不会提高。合金中添加0.65%的锰,不但有利于合金的抗蚀性,而且还能使合金的强度提高,并能降低热裂纹倾向,改善合金的抗腐蚀性能。合金中添加0.15%的硅、0.15%的钼、0.035%的磷、0.03%的硫,保证合金在碳含量为0.60%的情况下有优良的抗拉强度和抗蠕变能力。0.21%的铜能进一步改善合金材料的延展性和抗腐蚀性,0.31%的锌能提高合金的流动性,铜和锌的配合,能使合金材料的耐磨性能和抗腐蚀性能得到改善,使得合金中各组分元素反应组合充分且均匀,因此抗腐蚀性能、耐气压变化能力和耐磨的性能又一次提高。8.0%的锶和0.01%的铑能够吸收和反射X射线辐射,防止高空中的宇宙射线对飞机及其零部件的伤害,0.50%的硼可改善合金的致密性,使抗腐蚀性能、耐气压变化能力和耐磨的性能得到巩固和稳定,另外,合金中0.10%的铝和18.0%的铬能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,稳定了阀门的耐腐蚀性。
通过如下方法制备:
将待熔炼的原材料加入水冷铜坩埚的真空室内,抽真空,将锰、铬、钼、镍、铜、锌、钴、锶、镧、铝、铑以350℃/min的加热速度加热至熔融,保温30min,将碳、磷、硫、硅、硼粉碎至10μm的颗粒,再采用氩气吹送至水冷铜坩埚的真空室内,使合金材料的原材料混合均匀,保证合金原材料的充分混合,并有效阻止了原材料在熔炼过程中的氧化损耗,提高了材料的抗氧化性和耐磨性;然后在铸造预热温度为650℃,离心转速370rpm,浇铸过程在6秒完成离心浇铸,有效阻止了原材料在熔炼过程中的氧化损耗;最后在1280℃,热等静压160MPa的条件下,保压1小时,得到飞机卫生间用阀门合金材料成品,所得到的合金材料的晶格结构有形式不同的α、γ和ε相,保证合金在复杂环境下的稳定性,经热等静压处理后得到的合金材料是珠光体面积率为85%的材料组织,且距表面深0.35mm的珠光体团的粒度号的平均值Pave=9.0,其标准偏差Pσ=0.1,制备的合金材料强度硬度提高,有效地防止了材质分布不均造成的耐磨性能低的缺陷。
本实施例所制备的合金材料硬度为86HB,屈服强度为1740MPa,在-78℃条件下的抗拉强度为374MPa,伸长率为49.8%,断面收缩率为64%。
实施例3
原料组分:
碳1.0%、锰1.10%、磷0.045%、硫0.04%、硅0.355%、铬20.0%、钼0.25%、镍12.0%、铜0.30%、锌0.42%、钴20.0%、锶11.0%、镧0.30%、硼3.0%、铝0.50%、铑0.03%,其余为铁。
碳的含量为1.0%,保证了合金的基本机械强度,但阀门的延展性、韧性需要提高,0.30%的镧,但镧的加入使得阀门的耐磨性有所降低,为了不降低耐磨性,加20.0%的钴和12.0%的镍,这样阀门的延展性、韧性、耐磨性进一步提高,由于铁、镍与钴可无限互溶,可得到晶格结构形式不同的α、γ和ε相,另外,碳与钴在合金中形成Co-C系合金,使得材料的韧性、稳定性与硬度在碳含量为1.0%的情况下达到最优,合金的耐磨性和抗腐蚀性再次得到提高,同时由于加入的镧是少量的,因而材料成本不会提高。合金中添加1.10%的锰,不但有利于合金的抗蚀性,而且还能使合金的强度提高,并能降低热裂纹倾向,改善合金的抗腐蚀性能。合金中添加0.355%的硅、0.25%的钼、0.045%的磷、0.04%的硫,保证合金在碳含量为1.0%的情况下有优良的抗拉强度和抗蠕变能力。0.30%的铜能进一步改善合金材料的延展性和抗腐蚀性,0.42%的锌能提高合金的流动性,铜和锌的配合,能使合金材料的耐磨性能和抗腐蚀性能得到改善,使得合金中各组分元素反应组合充分且均匀,因此抗腐蚀性能、耐气压变化能力和耐磨的性能又一次提高。11.0%的锶和0.03%的铑能够吸收和反射X射线辐射,防止高空中的宇宙射线对飞机及其零部件的伤害,3.0%的硼可改善合金的致密性,使抗腐蚀性能、耐气压变化能力和耐磨的性能得到巩固和稳定,另外,合金中0.50%的铝和20.0%的铬能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,稳定了阀门的耐腐蚀性。
通过如下方法制备:
将待熔炼的原材料加入水冷铜坩埚的真空室内,抽真空,将锰、铬、钼、镍、铜、锌、钴、锶、镧、铝、铑以500℃/min的加热速度加热至熔融,保温50min,将碳、磷、硫、硅、硼粉碎至20μm的颗粒,再采用氩气吹送至水冷铜坩埚的真空室内,使合金材料的原材料混合均匀,保证合金原材料的充分混合,并有效阻止了原材料在熔炼过程中的氧化损耗,提高了材料的抗氧化性和耐磨性;然后在铸造预热温度为700℃,离心转速400rpm,浇铸过程在10秒完成离心浇铸,有效阻止了原材料在熔炼过程中的氧化损耗;最后在1300℃,热等静压200MPa的条件下,保压2小时,得到飞机卫生间用阀门合金材料成品,所得到的合金材料的晶格结构有形式不同的α、γ和ε相,保证合金在复杂环境下的稳定性,经热等静压处理后得到的合金材料是珠光体面积率为91%的材料组织,且距表面深0.35mm的珠光体团的粒度号的平均值Pave=13.0,其标准偏差Pσ=0.3,制备的合金材料强度硬度提高,有效地防止了材质分布不均造成的耐磨性能低的缺陷。
本实施例所制备的合金材料硬度为86HB,屈服强度为1730MPa,在-78℃条件下的抗拉强度为475MPa,伸长率为50.8%,断面收缩率为62%。
实施例4
原料组分:
碳0.80%、锰0.875%、磷0.040%、硫0.035%、硅0.253%、铬19.0%、钼0.20%、镍10.5%、铜0.255%、锌0.365%、钴18.5%、锶9.5%、镧0.20%、硼1.75%、铝0.30%、铑0.02%,其余为铁。
碳的含量为0.80%,保证了合金的基本机械强度,但阀门的延展性、韧性需要提高,0.20%的镧,但镧的加入使得阀门的耐磨性有所降低,为了不降低耐磨性,加18.5%的钴和10.5%的镍,这样阀门的延展性、韧性、耐磨性进一步提高,由于铁、镍与钴可无限互溶,可得到晶格结构形式不同的α、γ和ε相,另外,碳与钴在合金中形成Co-C系合金,使得材料的韧性、稳定性与硬度在碳含量为0.80%的情况下达到最优,合金的耐磨性和抗腐蚀性再次得到提高,同时由于加入的镧是少量的,因而材料成本不会提高。合金中添加0.875%的锰,不但有利于合金的抗蚀性,而且还能使合金的强度提高,并能降低热裂纹倾向,改善合金的抗腐蚀性能。合金中添加0.253%的硅、0.20%的钼、0.040%的磷、0.035%的硫,保证合金在碳含量为0.80%的情况下有优良的抗拉强度和抗蠕变能力。0.255%的铜能进一步改善合金材料的延展性和抗腐蚀性,0.365%的锌能提高合金的流动性,铜和锌的配合,能使合金材料的耐磨性能和抗腐蚀性能得到改善,使得合金中各组分元素反应组合充分且均匀,因此抗腐蚀性能、耐气压变化能力和耐磨的性能又一次提高。9.5%的锶和0.02%的铑能够吸收和反射X射线辐射,防止高空中的宇宙射线对飞机及其零部件的伤害,1.75%的硼可改善合金的致密性,使抗腐蚀性能、耐气压变化能力和耐磨的性能得到巩固和稳定,另外,合金中0.30%的铝和19.0%的铬能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,稳定了阀门的耐腐蚀性。
通过如下方法制备:
将待熔炼的原材料加入水冷铜坩埚的真空室内,抽真空,将锰、铬、钼、镍、铜、锌、钴、锶、镧、铝、铑以425℃/min的加热速度加热至熔融,保温40min,将碳、磷、硫、硅、硼粉碎至15μm的颗粒,再采用氩气吹送至水冷铜坩埚的真空室内,使合金材料的原材料混合均匀,保证合金原材料的充分混合,并有效阻止了原材料在熔炼过程中的氧化损耗,提高了材料的抗氧化性和耐磨性;然后在铸造预热温度为375℃,离心转速385rpm,浇铸过程在8秒完成离心浇铸,有效阻止了原材料在熔炼过程中的氧化损耗;最后在1290℃,热等静压180MPa的条件下,保压1.5小时,得到飞机卫生间用阀门合金材料成品,所得到的合金材料的晶格结构有形式不同的α、γ和ε相,保证合金在复杂环境下的稳定性,经热等静压处理后得到的合金材料是珠光体面积率为87%的材料组织,且距表面深0.35mm的珠光体团的粒度号的平均值Pave=11.0,其标准偏差Pσ=0.15,制备的合金材料强度硬度提高,有效地防止了材质分布不均造成的耐磨性能低的缺陷。
本实施例所制备的合金材料硬度为85HB,屈服强度为1720MPa,在-78℃条件下的抗拉强度为474MPa,伸长率为48%,断面收缩率为62%。
实验例1
将本发明实施例1~4合金材料与普通普通阀门合金材料的基本金属特性相比较,其性能结果如下表1。
由上述试验例可见,本发明合金材料的各项性能均高于普通阀门合金材料,更加适合用于飞机卫生间的阀门材料。
实验例2
将本发明实施例1~4合金材料与普通普通阀门合金材料的低温力学性能相比较,其在-78℃的条件下的力学性能对照结果如下表2。
由上述试验例可见,本发明合金材料在-78℃的条件下的各项力学性能均高于普通阀门合金材料,更加适合用于飞机卫生间的阀门材料。
以上仅为本发明的优选实施例及实验例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于飞机卫生间阀门的合金材料,其特征在于,其含有的化学元素成分及其质量百分比为:
0.6%~1.0%的碳,0.65%~1.10%的锰,0.035%~0.045%的磷,0.03%~0.04%的硫,0.15%~0.355%的硅,18.0%~20.0%的铬,0.15%~0.25%的钼,9.0%~12.0%的镍,0.21%~0.30%的铜,0.31%~0.42%的锌,17.0%~20.0%的钴,8.0%~11.0%的锶,0.10%~0.30%的镧,0.50%~3.0%的硼,0.10%~0.50%的铝,0.01%~0.03%的铑,其余为铁。
2.根据权利要求1所述的合金材料,其特征在于,镧的质量百分比为0.10%~0.20%。
3.根据权利要求2所述的合金材料,其特征在于,硼的质量百分比为0.50%~2.0%。
4.根据权利要求3所述的合金材料,其特征在于,铝的质量百分比为0.25%~0.30%。
5.根据权利要求4所述的合金材料,其特征在于,钴的质量百分比为17.0%~18.0%。
6.根据权利要求5所述的合金材料,其特征在于,铑的质量百分比为0.01%~0.02%。
7.一种用于飞机卫生间阀门的合金材料,其特征在于,按质量百分比计含有如下原料组分,碳0.43%、锰0.88%、磷0.040%、硫0.03%、硅0.35%、铬18.0%、钼0.21%、镍11.0%、铜0.28%、锌0.39%、钴17.5%、锶10%、镧0.17%、硼1.50%、铝0.29%、铑0.018%,其余为Fe和不可避免的杂质。
8.一种如权利要求1~7中任一项所述的合金材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S01,将待熔炼的原材料加入水冷铜坩埚的真空室内,抽真空,将锰、铬、钼、镍、铜、锌、钴、锶、镧、铝、铑以350℃/min~500℃/min的加热速度加热至熔融,保温30min~50min;
步骤S02,将碳、磷、硫、硅、硼粉碎至10μm~20μm的颗粒,再采用氩气吹送至水冷铜坩埚的真空室内,使合金材料的原材料混合均匀;
步骤S03,采用离心浇铸的方法铸造飞机卫生间用阀门合金材料,经过热等静压处理得到飞机卫生间阀门合金材料成品。
9.根据权利要求8所述的合金材料的制备方法,其特征在于,在步骤S03中,所述离心浇铸的方法为:铸造预热温度为650℃~700℃,离心转速370rpm~400rpm,浇铸过程在6秒~10秒完成。
10.根据权利要求9所述的合金材料的制备方法,其特征在于,在步骤S03中,所述静压处理的方法为:在1280℃~1300℃,热等静压160MPa~200MPa的条件下,保压1小时~2小时,所述合金材料是珠光体面积率为85%以上的组织,且距表面深0.35mm的珠光体团的粒度号的平均值Pave及其标准偏差Pσ分别满足下述公式:9.0≤Pave≤13.0;0.0<Pσ≤0.3。
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CN105463344A (zh) * | 2015-11-25 | 2016-04-06 | 铜陵市经纬流体科技有限公司 | 一种高光洁度抗菌型不锈钢泵阀铸件及其制备方法 |
CN105568172A (zh) * | 2016-01-12 | 2016-05-11 | 杭州科技职业技术学院 | 一种用于飞机卫生间阀门的合金材料 |
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CN106440987A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-02-22 | 东莞市镒凯模具科技有限公司 | 一种精密不锈钢针规及加工工艺 |
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