CN113969378B - 一种合金钢材料、合金钢材料的制备方法以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种合金钢材料、合金钢材料的制备方法以及电子设备;其中,所述合金钢材料中各成分的重量百分比分别为碳C:≤0.03%;铬Cr:9%~12%;镍Ni:6%~10%;钼Mo:6%~10%;钴Co:8%~12%;铜Cu:1%~3%;铌Nb:0.2%~0.5%;镓Ga:0.03%~0.07%;Re铼:0.02%~0.04%;余量为铁Fe。本申请实施例为电子设备内的折叠屏转轴提供了一种新的制作材料,该材料是一种具有高强度、韧性好且耐腐蚀的合金钢材料。
Description
技术领域
本申请属于复合材料技术领域,具体涉及一种合金钢材料、合金钢材料的制备方法以及电子设备。
背景技术
近年来,电子设备已经成为人们生活中必不可少的一种工具。智能手机是电子设备中较为常见的产品之一,其应用也是最为广泛的。现如今,随着智能手机行业的发展,折叠式智能手机将成为智能手机发展的主流趋势。
折叠式智能手机本身比较重,而为了减轻整机的重量,实现机身的轻量化发展趋势,通常会选择一些轻质材料来制作手机壳体以及转轴等部件。而转轴在工作中所承受的应力是比较大的,这就对转轴的制作材料提出了更高的要求。在相关的技术中,转轴的制作材料主要为例如钛合金、F75合金等材料,这些材料具有质轻的特点,不会增加整机的重量,但是在应用中却发现存在着强度不足及韧性不佳等弊端。并且,转轴部件的形状通常比较复杂、而体积又比较小,其加工起来较为困难。而现有的锻压与CNC工艺并不适合制作转轴部件,不仅成本高,而且加工成的产品一致性较差。因此,在折叠式智能手机领域,转轴的制作材料及加工方式是目前亟待解决的难题。
发明内容
本申请旨在提供一种合金钢材料、合金钢材料的制备方法以及电子设备,至少解决现有折叠式电子设备内的转轴强度不足、韧性不佳的问题。
为了解决上述技术问题,本申请是这样实现的:
第一方面,本申请实施例提出了一种合金钢材料,所述合金钢材料中各成分的重量百分比如下:
碳C:≤0.03%;铬Cr:9%~12%;镍Ni:6%~10%;钼Mo:6%~10%;钴Co:8%~12%;铜Cu:1%~3%;铌Nb:0.2%~0.5%;镓Ga:0.03%~0.07%;Re铼:0.02%~0.04%;余量为铁Fe。
第二方面,本申请实施例提出了一种合金钢材料的制备方法,所述制备方法包括:
将各成分碳、铬、镍、钼、钴、铜、铌、镓、铼及铁按照设定的重量百分比进行配料混合,经熔炼步骤之后,得到合金熔液;
将所述合金熔液通过雾化制粉处理,得到合金粉末;
将所述合金粉末与粘结剂混合之后进行混炼、造粒,得到喂料;
将所述喂料在注射机上注射成设定形状的坯料;
对所述坯料进行脱脂、烧结及热处理,得到合金钢材料。
第三方面,本申请实施例提出了一种电子设备,所述电子设备包括:
壳体;
折叠屏,所述折叠屏设置于壳体上;以及
折叠屏转轴,所述折叠屏转轴设置于所述壳体内,所述折叠屏转轴采用如上所述的合金钢材料。
在本申请的实施例中,提供了一种合金钢材料的方案,其中通过将各成分合理的搭配组合,能够形成一种强度高、韧性好的合金钢材料。当该合金钢材料应用于折叠式电子设备内的转轴上时,转轴能够承受较大的应力,而且并不会增加设备的整体重量。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本申请实施例提供的合金钢材料的金相组织图;
图2是本申请实施例提供的合金钢材料的SEM-SE图。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。此外,说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一,字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合图1和图2描述根据本申请实施例的合金钢材料的制备方法以及合金钢材料和用途。
根据本申请实施例提供的一种合金钢材料,所述合金钢材料中各成分的重量百分比如下:
碳C:≤0.03%;铬Cr:9%~12%;镍Ni:6%~10%;钼Mo:6%~10%;钴Co:8%~12%;铜Cu:1%~3%;铌Nb:0.2%~0.5%;镓Ga:0.03%~0.07%;Re铼:0.02%~0.04%;余量为铁Fe。
在本申请实施例提供的合金钢材料,其中通过将各成分合理的搭配组合,能够形成一种强度高、韧性好的合金钢材料。
所述合金钢材料例如可应用于制作折叠式电子设备内的转轴。当所述合金钢材料应用于折叠式电子设备内的转轴上时,转轴能够承受较大的应力,而且并不会增加设备的整体重量。
根据本申请实施例提供的一种合金钢材料的制备方法,该制备方法至少包括有如下的步骤:
步骤S1、将各成分碳、铬、镍、钼、钴、铜、铌、镓、铼及铁按照设定的重量百分比进行配料混合,经熔炼步骤之后,得到合金熔液;
步骤S2、将所述合金熔液通过雾化制粉处理,得到合金粉末;
步骤S3、将所述合金粉末与粘结剂混合之后进行混炼、造粒,得到喂料;
步骤S4、将所述喂料在注射机上注射成设定形状的坯料;
步骤S5、对所述坯料进行脱脂、烧结及热处理,得到合金钢材料。
也就说是,本申请实施例提供的合金钢材料的制备方法主要包括有以下步骤:将配料混合之后进行熔炼,制备合金粉末和喂料,以及将喂料采用金属注射成型工艺(即MIM工艺)形成设定形状的合金钢材料(例如转轴)。
其中,在得到合金熔液的步骤S1中,可以通过原材料熔炼方法,制备获取同时含有元素碳(C)、铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、钴(Co)、铜(Cu)、铌(Nb)、镓(Ga)、铼(Re)及铁(Fe)的合金钢熔液。
需要说明的是,在获得合金钢熔液之后,可以对其进行冷却处理,之后再进行后续步骤的雾化制粉处理。
当然,也可以选择直接进行后续的雾化制粉处理,本领域技术人员可以根据具体需要灵活选择,本申请中对此不做限制。
其中,在制备合金粉末的步骤S2中,可以将获得的所述合金钢熔液通过雾化制粉工艺进行处理,以得到合金粉末。也就是说,所述合金钢熔液在经过雾化制粉处理之后可以形成破碎的小颗粒,而形成的这些小颗粒经过迅速冷却之后即可形成合金粉末。
其中,在制备喂料的步骤S3中,还需要引入粘结剂,利用粘结剂与所述合金粉末相混合,以进行混炼、造粒,经过这一过程之后,可形成比所述合金粉末粒径大一些的合金颗粒,即形成所述喂料。
其中,在得到坯料的步骤S4中,将所述合金粉末与所述粘结剂制备的喂料在注射机上注射成设定形状的坯料。也就是说,采用模具注射成型的方式形成所述坯料。从而可得到所述需的合金钢材料。
在本申请的实施例中,提供了一种合金钢材料的制备方案,通过将各成分通过合理的搭配组合,并配合应用金属注射成型加工工艺(即MIM工艺),能够形成一种强度高、韧性好的合金钢材料。当该合金钢材料应用于电子设备内的转轴上时,转轴能够承受较大的应力,而且并不会增加电子设备的整体重量。其中,采用的金属注射成型工艺能够降低转轴的制作难度,形成的产品的一致性好。
此外,制备得到的所述合金钢材料还具有一定的耐腐蚀性能。
在本申请的一些例子中,所述合金钢材料中所述各成分的重量百分比如下:
碳C:≤0.03%;铬Cr:9%~12%;镍Ni:6%~10%;钼Mo:6%~10%;钴Co:8%~12%;铜Cu:1%~3%;铌Nb:0.2%~0.5%;镓Ga:0.03%~0.07%;Re铼:0.02%~0.04%;余量为铁Fe。
本申请中通过合理选择制备所述合金钢材料的各原材料,以及各原材料的组分,有助于使制备得到的合金钢材料达到更好的强度和较佳的韧性。
在本申请实施例提供的合金钢材料的成分中:碳C元素含量极低,可使碳化物含量减少,这能够提高合金钢材料的韧性和耐腐蚀性。一定量的铬Cr元素可形成三氧化二铬,以提升合金钢材料的耐腐蚀性,并在固溶时促进奥氏体相形成。一定量的镍Ni元素,能够稳定奥氏体相区,在固溶冷却后获得良好塑性的板条马氏体,并可抑制位错分解保证交滑移进行,提升合金钢材料的塑韧性。钼Mo元素可在时效热处理时析出富Mo相提升合金强度,并保证合金钢材料的韧性。钴Co元素能够促进富钼相的弥散析出,并提高Ms点保证固溶后全马氏体组织。铜Cu元素可促进富铜相的析出,提升合金钢材料的强度。铌Nb元素可促进晶粒细化,提高合金钢材料强度和韧性。镓Ga元素加入可脱氧和脱硫,减少杂质元素。Re元素可细化晶粒并减少杂质元素团聚,提升合金钢材料的韧性。
本申请实施例提供的合金钢材料(Fe-Cr-Ni-Mo-Co-Cu-Nb-Ga-Re-C合金材料),其是一种高强度的钢材料,在室温下,其屈服强度可达1703MPa-1954MPa,其抗拉强度可达到1758-2013MPa,其延伸率可达到5%~7%。
与目前折叠式智能手机中的转轴(常用17-4PH和420WMIM工艺材料)相比,在强度方面有较大提升,韧性相当,同时具有优良的耐腐蚀性。本申请实施例提供的合金钢材料可满足高应力工作环境需求。可用于制备轻薄部件,而无需将部件加厚以满足高应力工作环境需求。
从本申请实施例提供的合金钢材料的配方来看,所述合金钢材料不具有Ti、V等元素,而且其中C元素的含量是比较低的,这使其非常适用于金属注射成型加工工艺(即MIM工艺),相比锻压和CNC工艺,材料加工成本低,量产稳定性高。
在本申请的一些例子中,在所述步骤S1之前还包括:在所述熔炼之前对所述成分进行预处理。
其中,所述预处理包括去除所述各成分表面的氧化皮。
通过去除各成分表面的氧化皮,可以防止影响后续的工艺。可以采用例如酸洗、碱洗等工艺,本领域技术人员可以根据具体需要灵活选择,本申请中对此不做限制。
也就说是,本申请的方案中,可以是将所述各成分按照重量百分比进行配料并清理各原材料表面的氧化皮,之后再进行熔炼。
在本申请的一些例子中,在所述步骤S1的熔炼步骤中,将所述各原材料,即碳(C)、铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、钴(Co)、铜(Cu)、铌(Nb)、镓(Ga)、铼(Re)及铁(Fe)混合之后加热至熔化,获取合金熔液。而在熔炼的过程中,熔炼温度为1600℃~1700℃,熔炼时间为40min~60min。
通过合理控制熔炼温度和时间可以形成熔融态的合金熔体,这有利于后续步骤的实施。
在本申请的一些例子中,在所述步骤S2中的所述雾化制粉采用的是水雾化制粉。
雾化制粉包括有水雾化制粉、气雾化制粉、离心雾化制粉、超声雾化制粉、等离子体雾化制粉、旋转电极雾化制粉等。本申请的方案均可适用。但是,水雾化制粉相比其他的方式,成本较低,因此,较为优选的是采用水雾化制粉。
所述雾化制粉处理的步骤包括:
以氮气作为保护气体,在高压水的冲击下,将所述合金熔液雾化成为液滴,其中,所述高压水的水压为110MPa~140MPa;
所述液滴经迅速冷却后得到合金粉末;
对所述合金粉末进行真空干燥处理及粉末分级筛分处理。
具体来说,所述水雾化制粉中是利用高压水冲击形成的所述合金熔液,使之破碎为小颗粒。
其中,在所述水雾化制粉的过程中,例如采用氮气作为保护气体。成本低,而且安全性好。
其中,在所述真空干燥处理中:真空度例如控制为≤-0.09MPa,干燥温度例如控制为130℃~150℃。不会使形成的合金粉末团聚,有助于后续步骤中的造粒处理。
其中,经所述粉末分级筛分处理之后,所得到的所述合金粉末的颗粒D50尺寸为8μm~12μm。在粒径范围内利于后续步骤中的造粒。
当然,本领域技术人员也可以根据具体的需要灵活控制所述合金粉末的粒径尺寸,本申请中对此不做限制。
在本申请的一些例子中,在所述步骤S3中引入有粘结剂,所述粘结剂为聚醛基粘结剂。
其中,所述聚醛基粘结剂是采用聚缩醛和低密度聚乙烯LDPE等材料混合,置于密炼机中经密炼处理而得到的;其中,密炼温度例如为165℃~180℃。
本申请的实施例中采用聚醛基粘结剂,有利于后续烧结步骤后形成的坯料强度高、保型性好。
需要说明的是,本申请的方案中并不限于使用上述例子中的聚醛基粘结剂,还可以采用其他类型的粘结剂与所述合金粉末进行混炼、造粒。
在本申请的一些例子中,在所述步骤S3中,将步骤S2得到的合金粉末与聚醛基粘结剂在捏合机中混炼4h,然后采用单螺杆挤出机将喂料挤出制粒,装袋密封,其中,喂料为直径例如为3mm~4mm,高度5mm~6mm的圆柱体。
在本申请的一些例子中,在所述步骤S4中,在对所述喂料进行所述注射成型的步骤中:模具温度为130℃~140℃,注射压力为1000bar,料筒温度为≤210℃。
其中,模具的形状可以根据具体需要灵活选择,本申请对此不做限制。
例如,模具的形状与折叠式智能手机中应用的转轴的形状形同。
在本申请的一些例子中,在所述步骤S5中,所述脱脂采用的是催化脱脂,其中,脱脂温度为100℃~120℃,脱脂时间为6h~9h。
通过采用催化脱脂,可以将所述粘结剂(即所述聚醛基粘结剂)几乎完全脱出。通过将所述粘结剂脱出,能避免因粘结剂高温气化而带来的坯料的表面膨胀开裂,从而保证了坯料的质量。
需要说明的是,在催化脱脂的过程中,硝酸浓度例如控制为≥99%。并且,在催化脱脂的过程中,充入氮气作为保护气体,整个环境中含氧量不大于5%。
在本申请的一些例子中,在所述步骤S5中,所述烧结步骤包括有:
第一阶段烧结:烧结温度为500℃~600℃,烧结时间为180min。这一过程即为热脱脂过程。
第二阶段烧结:烧结温度为800℃~900℃,烧结时间为120min。
第三阶段烧结:烧结温度为≥1340℃,烧结时间≥6h。
待烧结全部完成之后,再经过冷却处理,得到烧结件。
通过分阶段烧结,有助于提高最终形成的合金钢材料的质量和性能。
在本申请的一些例子中,在所述步骤S5中,所述热处理包括:
固溶热处理:热处理温度为1050℃~1090℃,热处理处理时间为1h;
深冷热处理:热处理温度为-70℃~-80℃,热处理处理时间为1h;
时效热处理:热处理温度为490℃~520℃,热处理处理时间为4h。
也就是说,本申请的例子中,采用了固溶+深冷+时效三步热处理。
在本申请实施例提供的方案中,得到的合金钢材料为时效强化型合金材料,需进行热处理工艺:固溶热处理1050℃~1090℃,1h;深冷热处理-70℃~-80℃,1h;以及时效热处理490℃~520℃,4h。合金钢材料热处理后金相组织和SEM-SE图分别如图1和图2所示,可看到明显的板条马氏体组织及析出相,黑色孔洞为金属注射成型加工工艺(即MIM工艺)造成颗粒间孔洞。
以下通过四个具体的实施例对本申请实施例提供的合金钢材料及其制备方法进行说明。
实施例1
步骤S1、将各成分按照如下重量百分比进行配料混合:
碳C:0.02%;铬Cr:9%;镍Ni:6%;钼Mo:6%;钴Co:8%;铜Cu:1%;铌Nb:0.3%;镓Ga:0.03%;Re铼:0.02%;余量为铁Fe;
并对上述的各成分进行表面氧化皮的清理,之后将所述各成分混合之后加热至熔化,熔炼温度为1600℃,熔炼时间为40min,得到合金熔液。
步骤S2、将所述合金熔液通过水雾化制粉处理,得到合金粉末;
其中,以氮气作为保护气体,在高压水的冲击下,将所述合金熔液雾化成为液滴,所述高压水的水压为110MPa;所述液滴经迅速冷却后得到合金粉末;
对所述合金粉末进行真空干燥处理及粉末分级筛分处理;在所述真空干燥处理中:真空度为≤-0.09MPa,干燥温度为130℃;经所述粉末分级筛分处理之后,所得到的所述合金粉末的颗粒D50尺寸为8μm。
步骤S3、将所述合金粉末与聚醛基粘结剂混合之后进行混炼4h,然后采用单螺杆挤出机将喂料挤出制粒,装袋密封,其中,喂料为直径例如为3mm~4mm,高度5mm~6mm的圆柱体。
步骤S4、将所述喂料在注射机上注射成设定形状的坯料;
其中,模具温度为130℃,保压1000bar,保压时间为4s,料筒温度为≤210℃。
步骤S5、对所述坯料进行脱脂、烧结及热处理,得到合金钢材料:
其中,采用催化脱脂将粘结剂脱出,其中,脱脂温度100℃,硝酸浓度≥99%,脱脂时间6h,充入氮气做保护气,含氧量≤5%;
其中,所述烧结包括:
第一阶段烧结:烧结温度为500℃,烧结时间为180min;
第二阶段烧结:烧结温度为800℃,烧结时间为120min;
第三阶段烧结:烧结温度为≥1340℃,烧结时间≥6h;
待烧结全部完成之后,再经过冷却处理,得到烧结件;
其中,所述热处理包括:
固溶热处理:热处理温度为1050℃,热处理处理时间为1h;
深冷热处理:热处理温度为-70℃,热处理处理时间为1h;
时效热处理:热处理温度为490℃,热处理处理时间为4h。
实施例1中制备得到的合金钢材料的屈服强度为1703Mpa,抗拉强度为1758MPa,延伸率为6.88%。
实施例2
步骤S1、将各成分按照如下重量百分比进行配料混合:
碳C:0.015%;铬Cr:10.5%;镍Ni:7.5%;钼Mo:7.5%;钴Co:9.5%;铜Cu:2%;铌Nb:0.4%;镓Ga:0.05%;Re铼:0.03%;余量为铁Fe;
并对上述的各成分进行表面氧化皮的清理,之后将所述各成分混合之后加热至熔化,熔炼温度为1630℃,熔炼时间为45min,得到合金熔液。
步骤S2、将所述合金熔液通过水雾化制粉处理,得到合金粉末;
其中,以氮气作为保护气体,在高压水的冲击下,将所述合金熔液雾化成为液滴,所述高压水的水压为120MPa;所述液滴经迅速冷却后得到合金粉末;
对所述合金粉末进行真空干燥处理及粉末分级筛分处理;在所述真空干燥处理中:真空度为≤-0.09MPa,干燥温度为140℃;经所述粉末分级筛分处理之后,所得到的所述合金粉末的颗粒D50尺寸为9μm。
步骤S3、将所述合金粉末与聚醛基粘结剂混合之后进行混炼4h,然后采用单螺杆挤出机将喂料挤出制粒,装袋密封,其中,喂料为直径例如为3mm~4mm,高度5mm~6mm的圆柱体。
步骤S4、将所述喂料在注射机上注射成设定形状的坯料;
其中,模具温度为135℃,保压1000bar,保压时间为4s,料筒温度为≤210℃。
步骤S5、对所述坯料进行脱脂、烧结及热处理,得到合金钢材料:
其中,采用催化脱脂将粘结剂脱出,其中,脱脂温度110℃,硝酸浓度≥99%,脱脂时间7h,充入氮气做保护气,含氧量≤5%;
其中,所述烧结包括:
第一阶段烧结:烧结温度为550℃,烧结时间为180min;
第二阶段烧结:烧结温度为850℃,烧结时间为120min;
第三阶段烧结:烧结温度为≥1340℃,烧结时间≥6h;
待烧结全部完成之后,再经过冷却处理,得到烧结件;
其中,所述热处理包括:
固溶热处理:热处理温度为1060℃,热处理处理时间为1h;
深冷热处理:热处理温度为-75℃,热处理处理时间为1h;
时效热处理:热处理温度为500℃,热处理处理时间为4h。
实施例2中制备得到的合金钢材料的屈服强度为1803Mpa,抗拉强度为1865MPa,延伸率为6.13%。
实施例3
步骤S1、将各成分按照如下重量百分比进行配料混合:
碳C:0.015%;铬Cr:11%;镍Ni:9%;钼Mo:9%;钴Co:11%;铜Cu:2%;铌Nb:0.4%;镓Ga:0.05%;Re铼:0.03%;余量为铁Fe;
并对上述的各成分进行表面氧化皮的清理,之后将所述各成分混合之后加热至熔化,熔炼温度为1650℃,熔炼时间为50min,得到合金熔液。
步骤S2、将所述合金熔液通过水雾化制粉处理,得到合金粉末;
其中,以氮气作为保护气体,在高压水的冲击下,将所述合金熔液雾化成为液滴,所述高压水的水压为130MPa;所述液滴经迅速冷却后得到合金粉末;
对所述合金粉末进行真空干燥处理及粉末分级筛分处理;在所述真空干燥处理中:真空度为≤-0.09MPa,干燥温度为145℃;经所述粉末分级筛分处理之后,所得到的所述合金粉末的颗粒D50尺寸为10μm。
步骤S3、将所述合金粉末与聚醛基粘结剂混合之后进行混炼4h,然后采用单螺杆挤出机将喂料挤出制粒,装袋密封,其中,喂料为直径例如为3mm~4mm,高度5mm~6mm的圆柱体。
步骤S4、将所述喂料在注射机上注射成设定形状的坯料;
其中,模具温度为135℃,保压1000bar,保压时间为4s,料筒温度为≤210℃。
步骤S5、对所述坯料进行脱脂、烧结及热处理,得到合金钢材料:
其中,采用催化脱脂将粘结剂脱出,其中,脱脂温度115℃,硝酸浓度≥99%,脱脂时间8h,充入氮气做保护气,含氧量≤5%;
其中,所述烧结包括:
第一阶段烧结:烧结温度为550℃,烧结时间为180min;
第二阶段烧结:烧结温度为850℃,烧结时间为120min;
第三阶段烧结:烧结温度为≥1340℃,烧结时间≥6h;
待烧结全部完成之后,再经过冷却处理,得到烧结件;
其中,所述热处理包括:
固溶热处理:热处理温度为1070℃,热处理处理时间为1h;
深冷热处理:热处理温度为-75℃,热处理处理时间为1h;
时效热处理:热处理温度为510℃,热处理处理时间为4h。
实施例3中制备得到的合金钢材料的屈服强度为1911Mpa,抗拉强度为1979MPa,延伸率为5.38%。
实施例4
步骤S1、将各成分按照如下重量百分比进行配料混合:
碳C:0.013%;铬Cr:12%;镍Ni:10%;钼Mo:10%;钴Co:12%;铜Cu:3%;铌Nb:0.5%;镓Ga:0.07%;Re铼:0.04%;余量为铁Fe;
并对上述的各成分进行表面氧化皮的清理,之后将所述各成分混合之后加热至熔化,熔炼温度为1700℃,熔炼时间为60min,得到合金熔液。
步骤S2、将所述合金熔液通过水雾化制粉处理,得到合金粉末;
其中,以氮气作为保护气体,在高压水的冲击下,将所述合金熔液雾化成为液滴,所述高压水的水压为140MPa;所述液滴经迅速冷却后得到合金粉末;
对所述合金粉末进行真空干燥处理及粉末分级筛分处理;在所述真空干燥处理中:真空度为≤-0.09MPa,干燥温度为150℃;经所述粉末分级筛分处理之后,所得到的所述合金粉末的颗粒D50尺寸为12μm。
步骤S3、将所述合金粉末与聚醛基粘结剂混合之后进行混炼4h,然后采用单螺杆挤出机将喂料挤出制粒,装袋密封,其中,喂料为直径例如为3mm~4mm,高度5mm~6mm的圆柱体。
步骤S4、将所述喂料在注射机上注射成设定形状的坯料;
其中,模具温度为135℃,保压1000bar,保压时间为4s,料筒温度为≤210℃。
步骤S5、对所述坯料进行脱脂、烧结及热处理,得到合金钢材料:
其中,采用催化脱脂将粘结剂脱出,其中,脱脂温度120℃,硝酸浓度≥99%,脱脂时间8h,充入氮气做保护气,含氧量≤5%;
其中,所述烧结包括:
第一阶段烧结:烧结温度为600℃,烧结时间为180min;
第二阶段烧结:烧结温度为900℃,烧结时间为120min;
第三阶段烧结:烧结温度为≥1340℃,烧结时间≥6h;
待烧结全部完成之后,再经过冷却处理,得到烧结件;
其中,所述热处理包括:
固溶热处理:热处理温度为1090℃,热处理处理时间为1h;
深冷热处理:热处理温度为-80℃,热处理处理时间为1h;
时效热处理:热处理温度为520℃,热处理处理时间为4h。
实施例4中制备得到的合金钢材料的屈服强度为1954Mpa,抗拉强度为2013MPa,延伸率为5.07%。
表1中示出了上述四个实施例与现有的17-4PH和420W的性能对比。
本申请实施例提供的合金钢材料在屈服强度、抗拉强度以及延伸率方面均优于现有的17-4PH材料和420W材料。相比于这两种常用材料,本申请实施例提供的合金钢材料强度更高、韧性更好。
本申请实施例还提供了一种电子设备。所述电子设备包括:壳体,折叠屏以及折叠屏转轴;所述折叠屏设置于壳体上;所述折叠屏转轴设置于所述壳体内,所述折叠屏转轴采用如上所述的合金钢材料。
本申请实施例提供的方案不仅可以应用于智能手机中,还可以应于平板电脑、笔记本电脑、基站即智能手表等多种形式的电子设备的天线设计中,本申请中对此不做限制。
需要说明的是,本申请实施例提供的合金钢材料不仅仅限于所述折叠屏转轴,也适用于通讯、汽车及3C领域中在高应力中工作的部件,在承受相同应力情况下将部件减薄减重,以适应未来产品轻薄化的发展趋势。
根据本申请实施例的电子设备的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的,这里不再详细描述。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本申请的原理和宗旨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,本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种合金钢材料,其特征在于,所述合金钢材料中各成分的重量百分比如下:
碳C:≤0.03%;铬Cr:9%~12%;镍Ni:6%~10%;钼Mo:6%~10%;钴Co:8%~12%;铜Cu:1%~3%;铌Nb:0.2%~0.5%;镓Ga:0.03%~0.07%;Re铼:0.02%~0.04%;余量为铁Fe;
在室温下,所述合金钢材料的屈服强度在1703MPa-1954MPa之间,其抗拉强度在1758-2013MPa之间,其延伸率在5%~7%之间。
2.一种如权利要求1所述的合金钢材料的制备方法,其特征在于,包括:
将各成分碳、铬、镍、钼、钴、铜、铌、镓、铼及铁按照设定的重量百分比进行配料混合,经熔炼步骤之后,得到合金熔液;
其中,所述各成分的重量百分比如下:
碳C:≤0.03%;铬Cr:9%~12%;镍Ni:6%~10%;钼Mo:6%~10%;钴Co:8%~12%;铜Cu:1%~3%;铌Nb:0.2%~0.5%;镓Ga:0.03%~0.07%;Re铼:0.02%~0.04%;余量为铁Fe;
将所述合金熔液通过雾化制粉处理,得到合金粉末;
将所述合金粉末与粘结剂混合之后进行混炼、造粒,得到喂料;
将所述喂料在注射机上注射成设定形状的坯料;
对所述坯料进行脱脂、烧结及热处理,得到合金钢材料;
在室温下,所述合金钢材料的屈服强度在1703MPa-1954MPa之间,其抗拉强度在1758-2013MPa之间,其延伸率在5%~7%之间。
3.根据权利要求2所述的合金钢材料的制备方法,其特征在于,在所述熔炼步骤中,将所述各成分混合之后加热至熔化,熔炼温度为1600℃~1700℃,熔炼时间为40min~60min。
4.根据权利要求2所述的合金钢材料的制备方法,其特征在于,所述雾化制粉处理的步骤包括:
以氮气作为保护气体,在高压水的冲击下,将所述合金熔液雾化成为液滴,其中,所述高压水的水压为110MPa~140MPa;
所述液滴经迅速冷却后得到合金粉末;
对所述合金粉末进行真空干燥处理及粉末分级筛分处理。
5.根据权利要求4所述的合金钢材料的制备方法,其特征在于,在所述真空干燥处理中:真空度为≤-0.09MPa,干燥温度为130℃~150℃;
经所述粉末分级筛分处理之后,所得到的所述合金粉末的颗粒尺寸为8μm~12μm。
6.根据权利要求2所述的合金钢材料的制备方法,其特征在于,在对所述喂料进行所述注射成型的步骤中:模具温度为130℃~140℃,注射压力为1000bar,料筒温度为≤210℃。
7.根据权利要求2所述的合金钢材料的制备方法,其特征在于,所述烧结包括:
第一阶段烧结:烧结温度为500℃~600℃,烧结时间为180min;
第二阶段烧结:烧结温度为800℃~900℃,烧结时间为120min;
第三阶段烧结:烧结温度为≥1340℃,烧结时间≥6h;
待烧结全部完成之后,再经过冷却处理,得到烧结件。
8.根据权利要求2所述的合金钢材料的制备方法,其特征在于,所述热处理包括:
固溶热处理:热处理温度为1050℃~1090℃,热处理处理时间为1h;
深冷热处理:热处理温度为-70℃~-80℃,热处理处理时间为1h;
时效热处理:热处理温度为490℃~520℃,热处理处理时间为4h。
9.一种电子设备,其特征在于,包括:
壳体;
折叠屏,所述折叠屏设置于壳体上;以及
折叠屏转轴,所述折叠屏转轴设置于所述壳体内,所述折叠屏转轴采用如权利要求1所述的合金钢材料。
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