CN116043127A - 一种热膨胀系数低的因瓦合金材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热膨胀系数低的因瓦合金材料，其化学成分以质量百分比计包括：Ni:35.95‑36.35%，Cu:0.2‑0.45%，Co:0.4‑0.5%，其它元素满足YB/T5241标准要求；所述材料在20‑230℃温度范围内的热膨胀系数α≤2.6×10‑6/℃。本发明的因瓦合金4J36材料，因化学成分元素Co、Cu的添加，Ni含量的优化控制，调整了因瓦合金的磁化率，提高了因瓦合金的居里点，从而降低了因瓦合金材料的热膨胀系数，在20‑230℃温度范围内的热膨胀系数α≤2.6×10‑6/℃，满足国内某制造公司的用户技术协议特殊要求。

Description

一种热膨胀系数低的因瓦合金材料
技术领域
本发明属于冶金中合金材料技术领域，具体涉及一种热膨胀系数低的因瓦合金材料。
背景技术
FeNi36合金在磁性温度即居里点附近热膨胀系数显著减少，出现所谓反常热膨胀现象(负反常)，被命名为因瓦合金，因瓦合金的居里温度一般在230℃附近，在居里温度以下的温度区间内，其膨胀系数非常稳定，故在特定工况下多有应用，特别是航空领域。因瓦合金4J36材料的制备，质量指标须符合YB/T5241-2014、ASTM F1684-06的标准要求，国内部分厂家以及美国冶联ATI、法国殷菲IA对该材料的制备有所涉足。但随着应用环境的严苛程度越来越高，部分应用单位要求因瓦合金4J36材料在20-230℃温度范围内的热膨胀系数α≤2.6×10-6/℃，提出了更高的技术要求。经检测，目前各厂家制备的实物因瓦合金4J36材料、包括美国冶联ATI、法国殷菲IA的，均不能达到该技术要求，有待进一步研究改进性能。中国专利CN110106448A公开的低膨胀合金材料，是在0-100℃温度范围内热膨胀系数α≤2.0×10-6/℃，CN113215494A公开的因瓦合金板材，是在20-100℃温度范围内热膨胀系数α≤0.9×10-6/℃，不涉及20-230℃温度范围内的热膨胀系数改进尝试。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种热膨胀系数低的因瓦合金材料，能达到在20-230℃温度范围内的热膨胀系数α≤2.6×10-6/℃的技术要求。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种热膨胀系数低的因瓦合金材料，其化学成分以质量百分比计包括：Ni:35.95-36.35％，Cu:0.2-0.45％，Co:0.4-0.5％；所述材料在20-230℃温度范围内的热膨胀系数α≤2.6×10-6/℃。
可选择地，Ni的质量百分比为35.95-36.15％，Cu的质量百分比为0.2-0.25％。
可选择地，Ni的质量百分比为35.95-36.15％，Cu的质量百分比为0.4-0.45％。
可选择地，Ni的质量百分比为36.15-36.35％，Cu的质量百分比为0.2-0.25％。
可选择地，Ni的质量百分比为36.15-36.35％，Cu的质量百分比为0.4-0.45％。
进一步地，其它元素满足YB/T5241标准要求。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明的因瓦合金4J36材料，因化学成分元素Co、Cu的添加、Ni含量的优化控制，调整了因瓦合金的磁化率，提高了因瓦合金的居里点，从而降低了因瓦合金材料的热膨胀系数，满足材料在20-230℃温度范围内的热膨胀系数α≤2.6×10-6/℃的技术要求。
2、本发明的因瓦合金4J36材料，质量指标符合YB/T5241-2014、ASTM F1684-06标准要求；质量特性与美国冶联ATI、法国殷菲IA等国外制造厂家的产品质量相当；因瓦合金4J36产品的基础性能和加工性能比国内外产品更优。
3、本发明的因瓦合金4J36材料，可保障20-230℃温度范围内热膨胀系数α≤2.6×10-6/℃技术要求的材料供应，具有重大的经济效益。可建立国内安全的供应链体系，具有重大意义。
附图说明
图1为本发明实施例一的因瓦合金材料的化学成分分析报告；
图2为本发明实施例一的因瓦合金材料的检测报告封面；
图3为本发明实施例一的因瓦合金材料的检测报告内容页第一页；
图4为本发明实施例一的因瓦合金材料的检测报告内容页第二页；
图5为本发明实施例二的因瓦合金材料的化学成分分析报告；
图6为本发明实施例二的因瓦合金材料的检测报告封面；
图7为本发明实施例二的因瓦合金材料的检测报告内容页第一页；
图8为本发明实施例二的因瓦合金材料的检测报告内容页第二页；
图9为本发明实施例三的因瓦合金材料的化学成分分析报告；
图10为本发明实施例三的因瓦合金材料的检测报告封面；
图11为本发明实施例三的因瓦合金材料的检测报告内容页第一页；
图12为本发明实施例三的因瓦合金材料的检测报告内容页第二页；
图13为本发明实施例四的因瓦合金材料的化学成分分析报告；
图14为本发明实施例四的因瓦合金材料的检测报告封面；
图15为本发明实施例四的因瓦合金材料的检测报告内容页第一页；
图16为本发明实施例四的因瓦合金材料的检测报告内容页第二页；
图17为本发明材料与对比例的居里分析修正图；
图18为法国殷菲(IA)公司δ10mm因瓦合金4J36样品的热膨胀图；
图19为法国殷菲(IA)公司δ20mm因瓦合金4J36样品的热膨胀图；
图20为美国冶联(ATI)公司δ10mm(Ⅰ)因瓦合金4J36样品的热膨胀图；
图21为美国冶联(ATI)公司δ10mm(Ⅱ)因瓦合金4J36样品的热膨胀图；
图22为美国冶联(ATI)公司δ10mm(Ⅲ)因瓦合金4J36样品的热膨胀图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
具体实施例的一种热膨胀系数低的因瓦合金材料，其化学成分以质量百分比计包括：Ni:35.95-36.35％，Cu:0.2-0.45％，Co:0.4-0.5％；所述材料在20-230℃温度范围内的热膨胀系数α≤2.6×10-6/℃。
实施例一，请参见图1-图4。
其中，Ni的质量百分比为36.15-36.35％，Cu的质量百分比为0.4-0.45％。其它成分见图1的化学成分分析报告。主要检测情况见如下表1:
具体地，实施例一的因瓦合金材料，其化学成分以质量百分比计包括：C:0.016％，Si:0.014％，Mn:0.36％，P:0.004％，S:0.003％，Cr:0.052％，Ni:36.19％，Mo:0.007％，Al:0.01％，Cu:0.43％，Ti:0.001％，V:0.001％，W:0.013％，Nb:0.011％，Co:0.48％，其余为Fe和不可避免杂质。满足在20-230℃温度范围内的热膨胀系数α≤2.6×10-6/℃的技术要求。
实施例二，请参见图5-图8。
其中，Ni的质量百分比为36.15-36.35％，Cu的质量百分比为0.2-0.25％。其它成分见图4的化学成分分析报告。主要检测情况见如下表2:
具体地，实施例二的因瓦合金材料，其化学成分以质量百分比计包括：C:0.012％，Si:0.014％，Mn:0.37％，P:0.004％，S:0.003％，Cr:0.056％，Ni:36.27％，Mo:0.008％，Al:0.011％，Cu:0.23％，Ti:0.001％，V:0.001％，W:0.015％，Nb:0.011％，Co:0.48％，其余为Fe和不可避免杂质。满足在20-230℃温度范围内的热膨胀系数α≤2.6×10-6/℃的技术要求。
实施例三，请参见图9-图12。
其中，Ni的质量百分比为35.95-36.15％，Cu的质量百分比为0.4-0.45％。其它成分见图9的化学成分分析报告。主要检测情况见如下表3：
具体地，实施例三的因瓦合金材料，其化学成分以质量百分比计包括：C:0.013％，Si:0.015％，Mn:0.36％，P:0.003％，S:0.002％，Cr:0.052％，Ni:36.12％，Mo:0.011％，Al:0.013％，Cu:0.42％，Ti:0.002％，V:0.001％，W:0.013％，Nb:0.011％，Co:0.48％，其余为Fe和不可避免杂质。满足在20-230℃温度范围内的热膨胀系数α≤2.6×10-6/℃的技术要求。
实施例四，请参见图13-图16。
其中，Ni的质量百分比为35.95-36.15％，Cu的质量百分比为0.2-0.25％。其它成分见图13的化学成分分析报告。主要检测情况见如下表4：
具体地，实施例四的因瓦合金材料，其化学成分以质量百分比计包括：C:0.014％，Si:0.022％，Mn:0.38％，P:0.004％，S:0.002％，Cr:0.052％，Ni:36.06％，Mo:0.007％，Al:0.019％，Cu:0.22％，Ti:0.001％，V:0.001％，W:0.013％，Nb:0.011％，Co:0.48％，其余为Fe和不可避免杂质。满足在20-230℃温度范围内的热膨胀系数α≤2.6×10-6/℃的技术要求。
本发明的因瓦合金4J36材料，因化学成分元素Co、Cu的添加、Ni含量的优化控制，调整了因瓦合金的磁化率，提高了因瓦合金的居里点，请参见图17本发明与法国殷菲IA产品的对比，通过调整因瓦合金磁化率，本发明因瓦合金4J36的居里点较法国殷菲产品提高了12℃。从而可降低因瓦合金材料的热膨胀系数，满足材料在20-230℃温度范围内的热膨胀系数α≤2.6×10-6/℃的技术要求。这是其它制造厂家未能达到的技术效果。以美国冶联ATI、法国殷菲IA产品为例，检测结果如下表5：
从最后一列可见，对于更高的20-230℃温度范围内的热膨胀系数α≤2.6×10-6/℃的技术要求，不能满足。具体可参见图18-图22的检测报告。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种热膨胀系数低的因瓦合金材料，其特征在于：其化学成分以质量百分比计包括：Ni:35.95-36.35%，Cu:0.2-0.45%，Co:0.4-0.5%；
所述材料在20-230℃温度范围内的热膨胀系数α≤2 .6×10-6/℃。
2.根据权利要求1所述一种热膨胀系数低的因瓦合金材料，其特征在于：Ni的质量百分比为35.95-36.15%，Cu的质量百分比为0.2-0.25%。
3.根据权利要求1所述一种热膨胀系数低的因瓦合金材料，其特征在于：Ni的质量百分比为35.95-36.15%，Cu的质量百分比为0.4-0.45%。
4.根据权利要求1所述一种热膨胀系数低的因瓦合金材料，其特征在于：Ni的质量百分比为36.15-36.35%，Cu的质量百分比为0.2-0.25%。
5.根据权利要求1所述一种热膨胀系数低的因瓦合金材料，其特征在于：Ni的质量百分比为36.15-36.35%，Cu的质量百分比为0.4-0.45%。
6.根据权利要求1-5任一项所述一种热膨胀系数低的因瓦合金材料，其特征在于：其它元素满足YB/T5241标准要求。
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