CN110578098A - 一种高强度耐腐蚀合金及其加工方法 - Google Patents

一种高强度耐腐蚀合金及其加工方法 Download PDF

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吴生才
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Abstract

本发明公开了一种高强度耐腐蚀合金，所述的铝钛合金材料由以下成分按照重量百分比组成：铜30‑40％、硅5％～8.5％、钼1％～5％、钒0.1％～0.5％、锑0.52％～1.01％、铈0.74％～1.32％、铂0.42％～0.78％、镉0.2％～0.35％、铼0.15％～0.25％，余量为Fe和不可避免的杂质；本发明涉及合金加工技术领域，该高强度耐腐蚀合金及其加工方法，钼作为添加剂可使该合金具有非常优异的性能，可以大大增加合金的耐磨性能，延长使用寿命；镉可以提高铝材硬度、强度和韧性，并具良好的可焊性和抗腐蚀性能；而且还可以大大提高铸件的抗拉、抗弯、抗疲劳强度以及结构的均匀性；铂添加剂可以提高该合金的延展性、高温抗氧化性、易加工性、化学稳定性和耐腐蚀性，还可以降低合金的热膨胀系数等优点。

Description

一种高强度耐腐蚀合金及其加工方法
技术领域
本发明涉及合金加工技术领域，具体为一种高强度耐腐蚀合金及其加工方法。
背景技术
铜具有较高的机械性能，良好的耐腐蚀性和较低的应用成本，是制造业中各类零部件广泛使用的材料。铜的需求量将随着我国制造业的快速推进而迅猛增长。为了改善铜机械加工时的切削性能，铜中一般添加了1～3％的铅(Pb)，但是铅作为一种有害元素，在对环境造成了极大污染的同时，对人体健康也有很大危害。因而各国政府相继出台了对含铅铜合金应用的限制令，美国、日本等国和欧盟对铜合金中的铅含量和在饮用水中铅的浸出量分别作了严格限制；而且，现有的合金一般对自身性能强度比较高，现有的铜合金只是具有耐腐蚀性能，却不具有高强度性能，使用具有局限性。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高强度耐腐蚀合金及其加工方法，解决了背景技术中的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高强度耐腐蚀合金，所述的铝钛合金材料由以下成分按照重量百分比组成：铜30-40％、硅5％～8.5％、钼1％～5％、钒0.1％～0.5％、锑0.52％～1.01％、铈0.74％～1.32％、铂0.42％～0.78％、镉0.2％～0.35％、铼0.15％～0.25％，余量为Fe和不可避免的杂质。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述铈可以用铈含量不少于60％的混合稀土来代替，混合稀土重量含量为0.2-0.4％。
作为本发明的进一步优选技术方案，所述的稀土为La、Ce、Nd、Y、Sc中的至少一种。
作为本发明的进一步优选技术方案，该合金为全奥氏体组织，晶粒度等级为3-6级。
作为本发明的进一步优选技术方案，一种高强度耐腐蚀合金加工方法，具体包括如下步骤：步骤1、取权利要求1所述合金，经熔炼和电渣重熔，得到合金锭，合金锭经均匀化处理、热锻或热轧，热锻或热轧的变形量≥4∶1；制成棒材或板材；
步骤2、将步骤1所得的棒材或板材进行两步热处理，首先在600～900℃之间进行去应力退火，保温时间为0.5～6h，冷却速度为5～15℃/min；随后在400～480℃之间热处理24～72h，冷却速度为5～15℃/min，保温2～10小时后，以30～60℃每小时的速率炉冷至200～300℃，再保温2～8小时，两个保温段的时间相加>4小时，整个热处理过程的时间<20小时，即可得到高强度耐腐蚀合金。
作为本发明的进一步优选技术方案，步骤1中的中热锻造温度为900～1100℃、保温时间为65～110分钟。
作为本发明的进一步优选技术方案，步骤1中的中热轧温度为1000～1200℃、保温时间为50～130分钟。
(三)有益效果
本发明提供了一种高强度耐腐蚀合金及其加工方法。具备以下有益效果：
该高强度耐腐蚀合金及其加工方法，钼作为添加剂可使该合金具有非常优异的性能，可以大大增加合金的耐磨性能，延长使用寿命；镉可以提高铝材硬度、强度和韧性，并具良好的可焊性和抗腐蚀性能；而且还可以大大提高铸件的抗拉、抗弯、抗疲劳强度以及结构的均匀性；铂添加剂可以提高该合金的延展性、高温抗氧化性、易加工性、化学稳定性和耐腐蚀性，还可以降低合金的热膨胀系数等优点；镉添加剂可以提高该合金的抗拉强度和耐磨性。铼、铪添加剂具有非常高的硬度，优异的耐磨性、耐腐蚀性，可以提高该合金的耐磨性、耐高温性、耐腐蚀性以及可塑性。因此，本发明提供的高强度耐蚀合金中的添加剂钼、铂、镉、铼和铪与合金中的其他元素相互协同作用，增强合金的强度、延展性、耐高温、耐蚀性和耐磨性。
具体实施方式
本发明实施例提供三种技术方案：
实施例一
一种高强度耐腐蚀合金，其特征在于，所述的铝钛合金材料由以下成分按照重量百分比组成：铜30％、硅8.5％、钼5％、钒0.5％、锑0.52％％、铈0.74％、铂0.42％、镉0.2％、铼0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述铈可以用铈含量不少于60％的混合稀土来代替，混合稀土重量含量为0.3％。所述的稀土为La、Ce、Nd、Y、Sc中的至少一种；该合金为全奥氏体组织，晶粒度等级为3-6级。
一种高强度耐腐蚀合金加工方法，具体包括如下步骤：步骤1、取权利要求1所述合金，经熔炼和电渣重熔，得到合金锭，合金锭经均匀化处理、热锻或热轧，热锻或热轧的变形量≥4∶1；制成棒材或板材；
步骤2、将步骤1所得的棒材或板材进行两步热处理，首先在800℃之间进行去应力退火，保温时间为4h，冷却速度为10℃/min；随后在450℃之间热处理35h，冷却速度为10℃/min，保温7小时后，以40℃每小时的速率炉冷至250℃，再保温5小时，两个保温段的时间相加>4小时，整个热处理过程的时间<20小时，即可得到高强度耐腐蚀合金。
步骤1中的中热锻造温度为1000℃、保温时间为80分钟。
步骤1中的中热轧温度为1100℃、保温时间为90分钟。
实施例二
一种高强度耐腐蚀合金，其特征在于，所述的铝钛合金材料由以下成分按照重量百分比组成：铜35％、硅6.5％、钼3％、钒0.3％、锑0.75％、铈0.95％、铂0.5％、镉0.32％、铼0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述铈可以用铈含量不少于60％的混合稀土来代替，混合稀土重量含量为0.3％。所述的稀土为La、Ce、Nd、Y、Sc中的至少一种；该合金为全奥氏体组织，晶粒度等级为3-6级。
一种高强度耐腐蚀合金加工方法，具体包括如下步骤：步骤1、取权利要求1所述合金，经熔炼和电渣重熔，得到合金锭，合金锭经均匀化处理、热锻或热轧，热锻或热轧的变形量≥4∶1；制成棒材或板材；
步骤2、将步骤1所得的棒材或板材进行两步热处理，首先在800℃之间进行去应力退火，保温时间为4h，冷却速度为10℃/min；随后在450℃之间热处理35h，冷却速度为10℃/min，保温7小时后，以40℃每小时的速率炉冷至250℃，再保温5小时，两个保温段的时间相加>4小时，整个热处理过程的时间<20小时，即可得到高强度耐腐蚀合金。
步骤1中的中热锻造温度为1000℃、保温时间为80分钟。
步骤1中的中热轧温度为1100℃、保温时间为90分钟。
实施例三
一种高强度耐腐蚀合金，其特征在于，所述的铝钛合金材料由以下成分按照重量百分比组成：铜40％、硅5％％、钼1％％、钒0.5％、锑1.01％、铈1.32％、铂0.78％、镉0.35％、铼0.25％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述铈可以用铈含量不少于60％的混合稀土来代替，混合稀土重量含量为0.3％。所述的稀土为La、Ce、Nd、Y、Sc中的至少一种；该合金为全奥氏体组织，晶粒度等级为3-6级。
一种高强度耐腐蚀合金加工方法，具体包括如下步骤：步骤1、取权利要求1所述合金，经熔炼和电渣重熔，得到合金锭，合金锭经均匀化处理、热锻或热轧，热锻或热轧的变形量≥4∶1；制成棒材或板材；
步骤2、将步骤1所得的棒材或板材进行两步热处理，首先在800℃之间进行去应力退火，保温时间为4h，冷却速度为10℃/min；随后在450℃之间热处理35h，冷却速度为10℃/min，保温7小时后，以40℃每小时的速率炉冷至250℃，再保温5小时，两个保温段的时间相加>4小时，整个热处理过程的时间<20小时，即可得到高强度耐腐蚀合金。
步骤1中的中热锻造温度为1000℃、保温时间为80分钟。
步骤1中的中热轧温度为1100℃、保温时间为90分钟。
通过多组实验得出，实施例1、实施例2和实施3中各合金的抗拉强度、延伸率、洛氏硬度和耐腐蚀性能；
实施例1中合金的：抗拉强度为1700MPa，延伸率为0.8％，洛氏硬度为50，耐腐蚀性能为一般。
实施例1中合金的：抗拉强度为1900MPa，延伸率为3％，洛氏硬度为56，耐腐蚀性能为非常强。
实施例1中合金的：抗拉强度为1800MPa，延伸率为2％，洛氏硬度为56，耐腐蚀性能为强。
该高强度耐腐蚀合金及其加工方法，钼作为添加剂可使该合金具有非常优异的性能，可以大大增加合金的耐磨性能，延长使用寿命；镉可以提高铝材硬度、强度和韧性，并具良好的可焊性和抗腐蚀性能；而且还可以大大提高铸件的抗拉、抗弯、抗疲劳强度以及结构的均匀性；铂添加剂可以提高该合金的延展性、高温抗氧化性、易加工性、化学稳定性和耐腐蚀性，还可以降低合金的热膨胀系数等优点；镉添加剂可以提高该合金的抗拉强度和耐磨性。铼、铪添加剂具有非常高的硬度，优异的耐磨性、耐腐蚀性，可以提高该合金的耐磨性、耐高温性、耐腐蚀性以及可塑性。因此，本发明提供的高强度耐蚀合金中的添加剂钼、铂、镉、铼和铪与合金中的其他元素相互协同作用，增强合金的强度、延展性、耐高温、耐蚀性和耐磨性。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种高强度耐腐蚀合金，其特征在于，所述的铝钛合金材料由以下成分按照重量百分比组成：铜30-40％、硅5％～8.5％、钼1％～5％、钒0.1％～0.5％、锑0.52％～1.01％、铈0.74％～1.32％、铂0.42％～0.78％、镉0.2％～0.35％、铼0.15％～0.25％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀合金，其特征在于，所述铈可以用铈含量不少于60％的混合稀土来代替，混合稀土重量含量为0.2-0.4％。
3.根据权利要求2所述的一种高强度耐腐蚀合金，其特征在于，所述的稀土为La、Ce、Nd、Y、Sc中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种高强度耐腐蚀合金，其特征在于，该合金为全奥氏体组织，晶粒度等级为3-6级。
5.权利要求1至3任一所述的一种高强度耐腐蚀合金加工方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤(1)、取权利要求1所述合金，经熔炼和电渣重熔，得到合金锭，合金锭经均匀化处理、热锻或热轧，热锻或热轧的变形量≥4∶1；制成棒材或板材；
步骤(2)、将步骤(1)所得的棒材或板材进行两步热处理，首先在600～900℃之间进行去应力退火，保温时间为0.5～6h，冷却速度为5～15℃/min；随后在400～480℃之间热处理24～72h，冷却速度为5～15℃/min，保温2～10小时后，以30～60℃每小时的速率炉冷至200～300℃，再保温2～8小时，两个保温段的时间相加>4小时，整个热处理过程的时间<20小时，即可得到高强度耐腐蚀合金。
6.根据权利要求5所述的一种高强度耐腐蚀合金加工方法，其特征在于，步骤(1)中的中热锻造温度为900～1100℃、保温时间为65～110分钟。
7.根据权利要求5所述的一种高强度耐腐蚀合金加工方法，其特征在于，步骤(1)中的中热轧温度为1000～1200℃、保温时间为50～130分钟。
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