CN106591662A - 一种高强度合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度合金材料及其制备方法，所述高强度合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：镁5.89‑6.31%、铜3.22‑3.58%、铝1.05‑1.24%、锆0.65‑0.74%、钡0.28‑0.31%，余量为钨；制备方法如下，将合金元素钨、镁和铜的原料混合后搅拌，随后在惰性气体的保护下，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1435‑1460℃，熔炼1h后，再加入合金元素铝、锆和钡的原料，搅拌均匀后，将熔炼温度降低至1154‑1236℃，熔炼30min后，倒入到定性模具中，降温到室温，拆模即得铸锭，接着进行压制压延和成型处理即可。本发明制备的高强度合金材料还表现出优良的耐磨性能，适用于高温高负荷支承用途。

Description

一种高强度合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，具体是一种高强度合金材料及其制备方法。
背景技术
钨合金因其高的比强度、比刚度而被公认为是对性能及能耗要求高的行业的优秀备选材料，如航天航空及交通运输业。但由于钨合金密排六方的晶体结构，使得目前钨合金的机械性能和塑性加工能力仍难以满足一些汽车零部件及其它方面应用的需求。为改善钨合金的性能，合金化对提高铸造钨合金和变形钨合金的机械性能都是行之有效的方法，铸件中微观组织的合金化能使溶质元素分布更加均匀，第二相更加细小，合金化还可以提高合金的挤压性能、轧制性能、抗热裂性能和表面光洁度等，并能降低变形钨合金加工件的生产成本。采用新的增强元素和特殊的材料复合制备工艺进一步提高钨合金的强度时钨合金材料发展的趋势。钨钛合金是近期研究开发的热点材料，它具有稳定的热机械性能，不仅适合在大电流和高温环境下使用，而且还具有电子迁移率低、抗腐蚀性能高、化学稳定性好等特点。钨钛合金本身具有较强的载荷承受能力，高温条件下不与金属镁反应，二者之间可以很好的结合成键，又可以避免严重的界面反应。对于合金化增强镁的强度，钨钛合金是一种很好的增强材料。但发明人认为，钨钛合金的成本较高，且制备工艺较为繁琐，因此急需研发一种可替代的钨合金材料，也能达到相应的高强度性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度合金材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高强度合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：镁5.89-6.31%、铜3.22-3.58%、铝1.05-1.24%、锆0.65-0.74%、钡0.28-0.31%，余量为钨。
作为本发明进一步的方案：所述高强度合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：镁5.96-6.19%、铜3.34-3.50%、铝1.12-1.22%、锆0.68-0.71%、钡0.28-0.31%，余量为钨。
作为本发明进一步的方案：所述高强度合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：镁6.04%、铜3.45%、铝1.18%、锆0.69%、钡0.29%，余量为钨。
一种高强度合金材料的制备方法，具体步骤为：
将合金元素钨、镁和铜的原料混合后搅拌，随后在惰性气体的保护下，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1435-1460℃，熔炼1h后，再加入合金元素铝、锆和钡的原料，搅拌均匀后，将熔炼温度降低至1154-1236℃，熔炼30min后，倒入到定性模具中，降温到室温，拆模即得铸锭，接着进行压制压延和成型处理即可。
作为本发明进一步的方案：具体步骤中熔炼温度为1451℃。
作为本发明进一步的方案：具体步骤中将熔炼温度降低至1192℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中，所述高强度合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：镁5.89-6.31%、铜3.22-3.58%、铝1.05-1.24%、锆0.65-0.74%、钡0.28-0.31%，余量为钨；制备方法如下，将合金元素钨、镁和铜的原料混合后搅拌，随后在惰性气体的保护下，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1435-1460℃，熔炼1h后，再加入合金元素铝、锆和钡的原料，搅拌均匀后，将熔炼温度降低至1154-1236℃，熔炼30min后，倒入到定性模具中，降温到室温，拆模即得铸锭，接着进行压制压延和成型处理即可。本发明制备的高强度合金材料还表现出优良的耐磨性能，适用于高温高负荷支承用途，例如用于高压缩发电机的活塞、气缸部件，各种要求耐磨耐腐蚀的泵、阀门和叶轮，航空发动机压气机部位，舰船动力推进系统中的螺旋桨和喷水推进器等。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种高强度合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：镁5.89%、铜3.22%、铝1.05%、锆0.65%、钡0.28%，余量为钨。
一种高强度合金材料的制备方法，具体步骤为：
将合金元素钨、镁和铜的原料混合后搅拌，随后在惰性气体的保护下，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1435℃，熔炼1h后，再加入合金元素铝、锆和钡的原料，搅拌均匀后，将熔炼温度降低至1154℃，熔炼30min后，倒入到定性模具中，降温到室温，拆模即得铸锭，接着进行压制压延和成型处理即可。
实施例2
一种高强度合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：镁5.96%、铜3.34%、铝1.12%、锆0.68%、钡0.28%，余量为钨。
一种高强度合金材料的制备方法，具体步骤为：
将合金元素钨、镁和铜的原料混合后搅拌，随后在惰性气体的保护下，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1446℃，熔炼1h后，再加入合金元素铝、锆和钡的原料，搅拌均匀后，将熔炼温度降低至1178℃，熔炼30min后，倒入到定性模具中，降温到室温，拆模即得铸锭，接着进行压制压延和成型处理即可。
实施例3
一种高强度合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：镁6.04%、铜3.45%、铝1.18%、锆0.69%、钡0.29%，余量为钨。
一种高强度合金材料的制备方法，具体步骤为：
将合金元素钨、镁和铜的原料混合后搅拌，随后在惰性气体的保护下，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1451℃，熔炼1h后，再加入合金元素铝、锆和钡的原料，搅拌均匀后，将熔炼温度降低至1192℃，熔炼30min后，倒入到定性模具中，降温到室温，拆模即得铸锭，接着进行压制压延和成型处理即可。
实施例4
一种高强度合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：镁6.19%、铜3.50%、铝1.22%、锆0.71%、钡0.31%，余量为钨。
一种高强度合金材料的制备方法，具体步骤为：
将合金元素钨、镁和铜的原料混合后搅拌，随后在惰性气体的保护下，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1457℃，熔炼1h后，再加入合金元素铝、锆和钡的原料，搅拌均匀后，将熔炼温度降低至1216℃，熔炼30min后，倒入到定性模具中，降温到室温，拆模即得铸锭，接着进行压制压延和成型处理即可。
实施例5
一种高强度合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：镁6.31%、铜3.58%、铝1.24%、锆0.74%、钡0.31%，余量为钨。
一种高强度合金材料的制备方法，具体步骤为：
将合金元素钨、镁和铜的原料混合后搅拌，随后在惰性气体的保护下，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1460℃，熔炼1h后，再加入合金元素铝、锆和钡的原料，搅拌均匀后，将熔炼温度降低至1236℃，熔炼30min后，倒入到定性模具中，降温到室温，拆模即得铸锭，接着进行压制压延和成型处理即可。
对比例1
一种高强度合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：镁6.04%、铜3.45%、铝1.18%、钡0.29%，余量为钨。
一种高强度合金材料的制备方法，具体步骤为：
将合金元素钨、镁和铜的原料混合后搅拌，随后在惰性气体的保护下，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1451℃，熔炼1h后，再加入合金元素铝和钡的原料，搅拌均匀后，将熔炼温度降低至1192℃，熔炼30min后，倒入到定性模具中，降温到室温，拆模即得铸锭，接着进行压制压延和成型处理即可。
对比例2
一种高强度合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：镁6.04%、铜3.45%、铝1.18%、锆0.69%，余量为钨。
一种高强度合金材料的制备方法，具体步骤为：
将合金元素钨、镁和铜的原料混合后搅拌，随后在惰性气体的保护下，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1451℃，熔炼1h后，再加入合金元素铝和锆的原料，搅拌均匀后，将熔炼温度降低至1192℃，熔炼30min后，倒入到定性模具中，降温到室温，拆模即得铸锭，接着进行压制压延和成型处理即可。
对比例3
一种高强度合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：铜3.45%、铝1.18%、锆0.69%、钡0.29%，余量为钨。
一种高强度合金材料的制备方法，具体步骤为：
将合金元素钨和铜的原料混合后搅拌，随后在惰性气体的保护下，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1451℃，熔炼1h后，再加入合金元素铝、锆和钡的原料，搅拌均匀后，将熔炼温度降低至1192℃，熔炼30min后，倒入到定性模具中，降温到室温，拆模即得铸锭，接着进行压制压延和成型处理即可。
对比例4
中国专利“一种钨钛合金”（申请公布号：CN 103422004A）公开了一种钨钛合金，由按重量百分比计的以下物质组成：钨44%，钛34%，镍3%，锰3%，硅4%，镁2%，添加剂4%，所述添加剂为氢氟酸或硝酸。
对比例5
中国专利“钴镁钨合金及其制备方法”（公开/公告号：CN 104745889A）公开了一种钴镁钨合金，以总重量百分比由下列原料组成：钴60-68%、镁24-26%、钨4-6%、铝2-4%、硅0.5-0.9%、碳0.4-0.6%、硫0.8-1.2%、铜0.2-0.7%、废铜0.1-0.6%。
综上所述，将本发明实施例1-5制备的高强度合金材料和对比例1-5制备的合金材料进行测试，本发明实施例1-5制备的高强度合金材料，其抗压强度为645-693MPa，抗拉强度为459-476MPa，屈服强度为377-425MPa；而对比例1-5制备的合金材料，其抗压强度为324-369MPa，抗拉强度为258-294MPa，屈服强度在225-293MPa。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (6)

1.一种高强度合金材料，其特征在于，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：镁5.89-6.31%、铜3.22-3.58%、铝1.05-1.24%、锆0.65-0.74%、钡0.28-0.31%，余量为钨。
2.根据权利要求1所述的高强度合金材料，其特征在于，所述高强度合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：镁5.96-6.19%、铜3.34-3.50%、铝1.12-1.22%、锆0.68-0.71%、钡0.28-0.31%，余量为钨。
3.根据权利要求1所述的高强度合金材料，其特征在于，所述高强度合金材料，由以下质量百分比的合金元素熔炼而成：镁6.04%、铜3.45%、铝1.18%、锆0.69%、钡0.29%，余量为钨。
4.一种如权利要求1-3任一所述的高强度合金材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
将合金元素钨、镁和铜的原料混合后搅拌，随后在惰性气体的保护下，放入熔炼炉中进行熔炼，熔炼温度为1435-1460℃，熔炼1h后，再加入合金元素铝、锆和钡的原料，搅拌均匀后，将熔炼温度降低至1154-1236℃，熔炼30min后，倒入到定性模具中，降温到室温，拆模即得铸锭，接着进行压制压延和成型处理即可。
5.根据权利要求4所述的高强度合金材料的制备方法，其特征在于，具体步骤中熔炼温度为1451℃。
6.根据权利要求4所述的高强度合金材料的制备方法，其特征在于，具体步骤中将熔炼温度降低至1192℃。
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