CN111500947A

CN111500947A - 一种高性能金属材料制造工艺

Info

Publication number: CN111500947A
Application number: CN202010442512.9A
Authority: CN
Inventors: 李辉; 王萍; 孔德斌; 朱海琴; 王立强; 王家毅; 刘文静
Original assignee: Yantai Nanshan University
Current assignee: Yantai Nanshan University
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2020-08-07

Abstract

本发明公开了一种高性能金属材料制造工艺，具体涉及金属材料制造技术领域，所使用原料(按重量份数计)包括铁20‑40份、铝20‑30份、钛10‑20份、锇粉6‑10份、锆粉10‑15份、铜20‑40份、锌14‑18份、银1‑3份、玻璃纤维4‑8份、碳纤维4‑8份、耐磨涂料1‑3份、细砂30‑50份。本发明制备的金属材料具有较高的强度，通过增加具有抗菌作用的铜、锌和银，提高了金属材料的抗菌性能，通过增加玻璃纤维和碳纤维使得制作的金属材料具有较高的抗拉伸强度以及优异的耐磨性能，通过填充细砂层降低了噪声的源强，切断了噪声的传播途径，具有减噪功能。

Description

一种高性能金属材料制造工艺

技术领域

本发明实施例涉及金属材料制造技术领域，具体涉及一种高性能金属材料制造工艺。

背景技术

金属材料是指具有光泽、延展性、容易导电、传热等性质的材料，一般分为黑色金属和有色金属两种。黑色金属包括铁、铬、锰等，其中钢铁是基本的结构材料，称为“工业的骨骼”，由于科学技术的进步，各种新型化学材料和新型非金属材料的广泛应用，使钢铁的代用品不断增多，对钢铁的需求量相对下降，但迄今为止，钢铁在工业原材料构成中的主导地位还是难以取代的。金属材料的性能决定着材料的适用范围及应用的合理性。金属材料的性能主要分为四个方面，即：机械性能、化学性能、物理性能、工艺性能。

金属材料的机械性能是零件的设计和选材时的主要依据，外加载荷性质不同，对金属材料要求的机械性能也将不同，常用的机械性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、多次冲击抗力和疲劳极限等。金属与其他物质引起化学反应的特性称为金属的化学性能，在实际应用中主要考虑金属的抗蚀性、抗氧化性，以及不同金属之间、金属与非金属之间形成的化合物对机械性能的影响等等。金属的物理性能主要考虑密度、熔点、热膨胀性、磁性以及电学性能等。金属对各种加工工艺方法所表现出来的适应性称为工艺性能，主要有四个方面：切削加工性能、可锻性、可铸性、可焊性。

现有技术中的金属材料材料通常提高其机械性能，但是金属材料的抗噪能力以及抗菌能力大打折扣，故需要一种高性能金属材料制造工艺。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种高性能金属材料制造工艺，通过增加铁、铝、钛、锇、锆德国具有极高的硬度和优异的耐腐蚀性能的原料，使得制备的金属材料具有较高的强度，通过增加具有抗菌作用的铜、锌和银，提高了金属材料的抗菌性能，通过增加玻璃纤维和碳纤维使得制作的金属材料具有较高的抗拉伸强度以及优异的耐磨性能，通过填充细砂层降低了噪声的源强，切断了噪声的传播途径，具有减噪功能。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种高性能金属材料，所使用原料(按重量份数计)包括铁20-40份、铝20-30份、钛10-20份、锇粉6-10份、锆粉10-15份、铜20-40份、锌14-18份、银1-3份、玻璃纤维4-8份、碳纤维4-8份、耐磨涂料1-3份、细砂30-50份。

进一步地，所使用原料(按重量份数计)包括铁20份、铝20份、钛10份、锇粉6份、锆粉10份、铜20份、锌14份、银1份、玻璃纤维4份、碳纤维4份、耐磨涂料1份、细砂30份。

进一步地，所使用原料(按重量份数计)包括铁30份、铝25份、钛15份、锇粉8份、锆粉12.5份、铜30份、锌16份、银2份、玻璃纤维6份、碳纤维6份、耐磨涂料2份、细砂40份。

进一步地，所使用原料(按重量份数计)包括铁40份、铝30份、钛20份、锇10份、锆15份、铜40份、锌18份、银3份、玻璃纤维8份、碳纤维8份、耐磨涂料3份、细砂50份。

一种高性能金属材料制造工艺，具体步骤如下：

步骤一、将铁、铝、钛、铜、锌、银、玻璃纤维、碳纤维依次放入加热炉融化为液态材料，然后将液态材料逐步流入保温炉中混合并保温；

步骤二、选用可使冷却后的金属板具有空腔的模具以及使冷却后形成平面金属板的模具，向模具中倒入混合材料至模具的三分之一处，然后加入二分之一的锇粉和锆粉，然后继续向模具中倒入混合材料至模具的三分之二处，然后加入二分之一的锇粉和锆粉，而后在模具中倒入剩余的混合材料；

步骤三、将混合材料高温锻打1-2h后，冷却形成具有空腔的金属板以及平面的金属板；

步骤四、冷却后取出，向具有空腔的金属板内部填充细砂至三分之二处，然后再将平面金属板与具有空腔的金属板焊接，将空腔3封闭；

步骤五、放金属材料放入机床打磨抛光后使用喷涂设备将耐磨涂料喷涂至表面，而后使用风机吹干；

步骤六、对金属材料进行超声波探伤检测，检验合格制作完成。

进一步地，在步骤一中加热炉先预热至700-800℃，均温后加热至1600-1700℃。

进一步地，在步骤一中加热时用喷嘴向液态材料中均匀喷入氩气，使氩气在熔体中形成均匀的气泡分散到熔体中并从表面逸出。

进一步地，在步骤三中冷却时采用水冷却，冷却时间为1-4h，冷却水温度为10-30℃。

本发明实施例具有如下优点：

1、本发明通过增加铁、铝、钛、锇、锆具有极高的硬度和优异的耐腐蚀性能的原料，使得制备的金属材料具有较高的强度，通过增加具有抗菌作用的铜、锌和银，提高了金属材料的抗菌性能，具有无毒、广谱抗菌性、抗菌时效长的优异性能，同时由于玻璃纤维具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高的优异性能，由于碳纤维具有耐高温、抗摩擦、高强度高模量的优点，再配合耐磨涂料，使得制作的金属材料具有较高的抗拉伸强度以及优异的耐磨性能；

2、本发明通过在金属材料中形成空腔，然后在空腔中填充细砂层，使得噪音在透过金属材料传播时，细砂层前后的金属材料被细砂层压住无法产生谐振，降低了噪声的源强，切断了噪声的传播途径，具有减噪功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明提供的整体结构示意图；

图2为本发明提供的金属板结构示意图；

图3为本发明提供的平面金属板结构示意图；

图中：1 金属板、2 平面金属板、3 空腔。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本发明提供一种高性能金属材料，所使用原料(按重量份数计)包括铁20-40份、铝20-30份、钛10-20份、锇粉6-10份、锆粉10-15份、铜20-40份、锌14-18份、银1-3份、玻璃纤维4-8份、碳纤维4-8份、耐磨涂料1-3份、细砂30-50份。

具体到本实施例中：所使用原料(按重量份数计)包括铁20份、铝20份、钛10份、锇粉6份、锆粉10份、铜20份、锌14份、银1份、玻璃纤维4份、碳纤维4份、耐磨涂料1份、细砂30份。

一种高性能金属材料制造工艺，具体步骤如下：

步骤一、加热炉先预热至700℃，均温后加热至1600℃，将铁、铝、钛、铜、锌、银、玻璃纤维、碳纤维依次放入加热炉融化为液态材料，加热时用喷嘴向液态材料中均匀喷入氩气，使氩气在熔体中形成均匀的气泡分散到熔体中并从表面逸出，降低熔体中空气的含量，然后将液态材料逐步流入保温炉中混合并保温；

步骤二、选用可使冷却后的金属板1具有空腔3的模具以及使冷却后形成平面金属板2的模具，向模具中倒入混合材料至模具的三分之一处，然后加入二分之一的锇粉和锆粉，然后继续向模具中倒入混合材料至模具的三分之二处，然后加入二分之一的锇粉和锆粉，而后在模具中倒入剩余的混合材料；

步骤三、将混合材料高温锻打1h后，排除剩余空气，冷却形成具有空腔的金属板以及平面的金属板，冷却时采用水冷却，冷却时间为1h，冷却水温度为10℃；

步骤四、冷却后取出，向具有空腔3的金属板1内部填充细砂至三分之二处，然后再将平面金属板2与具有空腔3的金属板1焊接，将空腔3封闭；

实施例2：

具体到本实施例中：所使用原料(按重量份数计)包括铁30份、铝25份、钛15份、锇粉8份、锆粉12.5份、铜30份、锌16份、银2份、玻璃纤维6份、碳纤维6份、耐磨涂料2份、细砂40份。

一种高性能金属材料制造工艺，具体步骤如下：

步骤一、加热炉先预热至750℃，均温后加热至1650℃，将铁、铝、钛、铜、锌、银、玻璃纤维、碳纤维依次放入加热炉融化为液态材料，加热时用喷嘴向液态材料中均匀喷入氩气，使氩气在熔体中形成均匀的气泡分散到熔体中并从表面逸出，降低熔体中空气的含量，然后将液态材料逐步流入保温炉中混合并保温；

步骤三、将混合材料高温锻打1.5h后，排除剩余空气，冷却形成具有空腔的金属板以及平面的金属板，冷却时采用水冷却，冷却时间为2h，冷却水温度为20℃；

实施例3：

具体到本实施例中：所使用原料(按重量份数计)包括铁40份、铝30份、钛20份、锇10份、锆15份、铜40份、锌18份、银3份、玻璃纤维8份、碳纤维8份、耐磨涂料3份、细砂50份。

一种高性能金属材料制造工艺，具体步骤如下：

步骤一、加热炉先预热至800℃，均温后加热至1700℃，将铁、铝、钛、铜、锌、银、玻璃纤维、碳纤维依次放入加热炉融化为液态材料，加热时用喷嘴向液态材料中均匀喷入氩气，使氩气在熔体中形成均匀的气泡分散到熔体中并从表面逸出，降低熔体中空气的含量，然后将液态材料逐步流入保温炉中混合并保温；

步骤三、将混合材料高温锻打2h后，排除剩余空气，冷却形成具有空腔的金属板以及平面的金属板，冷却时采用水冷却，冷却时间为4h，冷却水温度为30℃；

实施例4：

分别取上述实施例1-3所制得的金属材料90个，每30个分为一组，测量其耐磨性能、强度、抗拉伸强度，选用制备的金属材料制作箱体，箱体内放入播放器发出声音测量分贝，关闭箱体后在箱体外测量声音分贝，计算声音衰减程度，另外测量现有技术中使用最广泛的铁合金的耐磨性能、强度、抗拉伸强度作为对照组，得到以下数据：

由上表可知，实施例2中原料配合比例适中，制作的金属材料具有极高的强度，同时具有较高的抗拉伸强度以及优异的耐磨性能，能够极大的阻断噪音的传播，具有优异的减噪性能，并且添加的具有抗菌作用的铜、锌和银，提高了金属材料的抗菌性能。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种高性能金属材料，其特征在于：所使用原料(按重量份数计)包括铁20-40份、铝20-30份、钛10-20份、锇粉6-10份、锆粉10-15份、铜20-40份、锌14-18份、银1-3份、玻璃纤维4-8份、碳纤维4-8份、耐磨涂料1-3份、细砂30-50份。

2.根据权利要求1所述的一种高性能金属材料，其特征在于：所使用原料(按重量份数计)包括铁20份、铝20份、钛10份、锇粉6份、锆粉10份、铜20份、锌14份、银1份、玻璃纤维4份、碳纤维4份、耐磨涂料1份、细砂30份。

3.根据权利要求1所述的一种高性能金属材料，其特征在于：所使用原料(按重量份数计)包括铁30份、铝25份、钛15份、锇粉8份、锆粉12.5份、铜30份、锌16份、银2份、玻璃纤维6份、碳纤维6份、耐磨涂料2份、细砂40份。

4.根据权利要求1所述的一种高性能金属材料，其特征在于：所使用原料(按重量份数计)包括铁40份、铝30份、钛20份、锇10份、锆15份、铜40份、锌18份、银3份、玻璃纤维8份、碳纤维8份、耐磨涂料3份、细砂50份。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种高性能金属材料制造工艺，其特征在于：具体步骤如下：

步骤四、冷却后取出，向具有空腔的金属板内部填充细砂至三分之二处，然后再将平面金属板与具有空腔的金属板焊接，将空腔封闭；

6.根据权利要求5所述的一种高性能金属材料制作工艺，其特征在于：在步骤一中加热炉先预热至700-800℃，均温后加热至1600-1700℃。

7.根据权利要求5所述的一种高性能金属材料制作工艺，其特征在于：在步骤一中加热时用喷嘴向液态材料中均匀喷入氩气，使氩气在熔体中形成均匀的气泡分散到熔体中并从表面逸出。

8.根据权利要求5所述的一种高性能金属材料制作工艺，其特征在于：在步骤三中冷却时采用水冷却，冷却时间为1-4h，冷却水温度为10-30℃。