CN107475595A - 一种聚乙烯纤维干热牵伸箱电加热管用合金材料 - Google Patents

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金德贵
聂德全
戴振旺
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Jiangsu Xinlong Chemical Fiber Machinery Co Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C22C—ALLOYS
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Abstract

本发明公开了一种聚乙烯纤维干热牵伸箱电加热管用合金材料，所述合金成分为：Al：16.0～17.0at％、Fe：33.5～34.5at％、Cr：0.5‑1.5at％、Si：0.2‑0.8at％、B:0.1‑0.2at％、其余为Ti；以四氯化钛、三氧化二铁、AlCr合金、Al及Si为原料，在真空炉中熔炼并浇铸成型，浇铸时可以对钛铝合金铸锭进行进行充氮熔炼后浇铸。该合金具有良好的室温塑性、抗蠕变性能和抗氧化性能，能在800‑900℃下使用，适合于干热牵伸箱电加热管中作为耐热合金使用，具有巨大的市场前景。

Description

一种聚乙烯纤维干热牵伸箱电加热管用合金材料
技术领域
本发明涉及一种金属材料，具体涉及一种聚乙烯纤维干热牵伸箱电加热管用合金。
背景技术
随着科技的不断进步，在工业生产中对高温材料的性能提出了更高的要求，即更高的强度、抗氧化性能和更轻的密度等。
从钛铝合金材料的理论研究来看：当钛铝合金铸造过程中凝固路线为γ相凝固时，凝固后的钛铝合金多处于γ单相区，单相γ-TiAl的室温延伸率非常差，原因是单相γ-TiAl室温下很多位错不可动，而主要的滑移位错又被层错偶极子钉扎。而α2+γ组织在延伸率和强度上明显优于单相γ-TiAl，原因是α2吸收氧，从而降低了γ中的氧含量，利于位错滑移。
目前为止钛铝合金制备过程中α相凝固路线研究最多，其中Al％研究最多的是46-47at％。Ti-(46-47at％)Al钛铝合金材料的凝固路线为α相凝固，α相凝固路线如下：L(液相)→α相→α+γ→α2+γ，室温下组织为α2+γ。凝固过程中L相冷却时首先生成的α晶体形成明显的柱状晶组织，而后续形成的γ片层垂直于α相的柱状晶生长的方向，导致铸态组织具有明显的各向异性，铸件各部位性能差异明显。
专利US6294132指出Si可以提高钛铝合金的高温强度和蠕变强度，并可以提高合金的抗氧化性能。干勇、田志凌等在《中国材料工程大典(第2卷上)》(化学工业出版社，2006：817)中指出，适量的Si可以提高钛铝合金浇注的流动性并降低热裂敏感性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题提供一种聚乙烯纤维干热牵伸箱电加热管用合金材料，既有良好的室温塑性，又有良好的抗蠕变性能和抗氧化性能，能提高普通合金的使用温度，使钛铝合金能在800-900℃下使用。
为了达到解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：本发明的一种聚乙烯纤维干热牵伸箱电加热管用合金材料，所述合金材料具体化学成分为：Al：16.0～17.0at％、Fe：33.5～34.5at％、Cr：0.5-1.5at％、Si：0.2-0.8at％、、B:0.1-0.2at％、其余为Ti。
Cr可以提高钛铝合金的延伸率，本专利材料中通过添加适量的Cr提高了钛铝零件的室温加工性能，但当Cr含量过高时会降低材料的塑性。添加适量的Si可以提高钛铝合金的蠕变强度和抗氧化性能，但当Si含量过高时材料的室温延伸率会降低。
考虑到B元素可以显著细化合金的晶粒尺寸，因此，本专利中添加元素B。
本发明的一种耐高温钛铝基合金制备方法是：采用以四氯化钛、三氧化二铁、AlCr合金、Al、氧化硼及Si为原料，在真空炉中熔炼并浇铸成型，浇铸成型时可以对钛铝合金铸锭进行充氩熔炼后浇铸；所述充氮熔炼后浇铸工艺是指充氩熔炼前炉内需要预抽一定的真空度，之后充入氮气到一定压力后进行熔炼，并待钛铝合金液体完全熔化后方可浇铸成型。
上述合金制备方法，所述真空炉熔炼合金铸锭时需要熔炼两次以上以保证材料的均匀性；
上述合金的制备方法，具体优选的制备方法也可以是惰性保护气体是氮气，熔炼时的氮气压力在40000Pa-50000Pa。
本发明提供的种聚乙烯纤维干热牵伸箱电加热管用合金材料，提高了普通合金的使用温度，使合金能在800-900℃下使用，而且既有良好的室温塑性，又有良好的抗蠕变性能和抗氧化性能。适合于干热牵伸箱电加热管中作为耐热合金使用，具有巨大的市场前景。
具体实施方式
实施例1
制备过程中采用四氯化钛、三氧化二铁、AlCr合金、Al及Si为原料，配制合金Al-16at％、Fe-34at％、Cr-0.5at％、Si-0.2at％、B-0.1at％、其余为Ti。在真空炉中预抽真空度3.5Pa，之后充氩到40000Pa后进行熔炼，当金材料完全熔化后再继续熔炼搅拌2min之后停止熔炼，将合金铸锭冷却到室温；按以上工艺铸锭总共反复熔炼三次(每次熔炼前将铸锭方向对调)后浇铸合金薄壁件及力学测试试棒。
经测试合金室温性能为：抗拉强度为360Mpa，延伸率为0.80％；900℃高温性能：抗拉强度为340Mpa，延伸率为2.5％。
实施例2
制备过程中采用以四氯化钛、三氧化二铁、AlCr合金、Al、氧化硼及Si为原料，配制合金Al-17at％、Fe-34at％、Si：0.8at％、B:0.2at％、其余为Ti。在真空炉中预抽真空度3.5Pa，之后充氩到40000Pa后进行熔炼，当合金材料完全熔化后再继续熔炼搅拌2min之后停止熔炼，将合金铸锭冷却到室温；按以上工艺总共钛锭反复熔炼三次后(每次熔炼前将铸锭方向对调)浇铸合金薄壁件及力学测试试棒。
经测试合金室温性能为：抗拉强度为400Mpa，延伸率为0.50％；900℃高温性能：抗拉强度为360Mpa，延伸率为3.0％。

Claims (4)

1.一种聚乙烯纤维干热牵伸箱电加热管用合金材料，其特征在于：所述合金材料具体化学成分为：Al：16.0～17.0at％、Fe：33.5～34.5at％、Cr：0.5-1.5at％、Si：0.2-0.8at％、B:0.1-0.2at％、其余为Ti。
2.权利要求1所述一种聚乙烯纤维干热牵伸箱电加热管用合金材料的制备方法，其特征在于：采用以四氯化钛、三氧化二铁、AlCr合金、Al、氧化硼及Si为原料，在真空炉中熔炼并浇铸成型，浇铸成型时可以对钛铝合金铸锭进行充氩熔炼后浇铸；所述充氮熔炼后浇铸工艺是指充氩熔炼前炉内需要预抽一定的真空度，之后充入氮气到一定压力后进行熔炼，并待钛铝合金液体完全熔化后方可浇铸成型。
3.根据权利要求2所述一种聚乙烯纤维干热牵伸箱电加热管用合金材料的制备方法，其特征在于：所述真空炉熔炼合金铸锭时需要熔炼两次以上以保证材料的均匀性。
4.根据权利要求2所述一种聚乙烯纤维干热牵伸箱电加热管用合金材料的制备方法，其特征在于：所述惰性保护气体是氮气，熔炼时的氮气压力在40000Pa-50000Pa。
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