CN116497194A - 因瓦合金箔材及其制备方法 - Google Patents
因瓦合金箔材及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116497194A CN116497194A CN202310301116.8A CN202310301116A CN116497194A CN 116497194 A CN116497194 A CN 116497194A CN 202310301116 A CN202310301116 A CN 202310301116A CN 116497194 A CN116497194 A CN 116497194A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- invar alloy
- strip
- foil
- alloy
- invar
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 171
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 171
- 229910001374 Invar Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 139
- 239000011888 foil Substances 0.000 title claims abstract description 108
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 77
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 62
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 37
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 35
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 33
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 21
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 19
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 12
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 12
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 11
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 9
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 26
- 239000000047 product Substances 0.000 description 16
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 11
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 7
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 description 6
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 4
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 4
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 3
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 3
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
- B22D11/0628—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars formed by more than two casting wheels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/06—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths into moulds with travelling walls, e.g. with rolls, plates, belts, caterpillars
- B22D11/0637—Accessories therefor
- B22D11/0697—Accessories therefor for casting in a protected atmosphere
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/26—Methods of annealing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
本发明提供一种因瓦合金箔材及其制备方法，包括如下步骤：按照预设合金成分配比，将合金的各成分的精料送入到真空熔炼炉中进行真空熔炼，并通过平面流铸工艺将真空熔炼得到的金属液制备成目标厚度的因瓦合金铸带；在保护性气氛下，将因瓦合金铸带的平面流铸因瓦合金极薄带冷却至室温，得到常温铸带；通过轧机将常温铸带的极薄带进行一个轧程的冷精轧，得到半成品箔材；对半成品箔材进行热处理。利用本发明能够解决现有技术中，关于制备因瓦合金箔材方法一般存在工艺流程冗长繁琐、收得率低，造成大量的资源与能源的浪费、以及制备得到的成品均匀性差和力学性能差等问题。
Description
技术领域
本发明涉及冶金工程及材料科学技术领域，更为具体地，涉及一种因瓦合金箔材及其制备方法。
背景技术
材料是经济建设、社会进步和国家安全的物质基础和先导，先进材料具有强烈的基础性、支撑性、技术经济性和迫切战略需求。因瓦合金箔材是镍基精密合金的典型代表，由于其具有磁饱和强度大、矫顽力小等特点，且具有良好的耐腐蚀性能，可作为磁屏蔽材料，已广泛应用在电子电工领域、航空航天领域和医学领域中，我国医学领域对形状记忆合金的需求规模达到了50亿元。同时航空航天、汽车、机器人等新兴产业对于形状记忆合金的需求规模也表现出快速增长的趋势。此外，随着未来5G的商用和推广，新一代“换机潮”即将来临，OLED显示面板或将迎来新的需求高峰。金属掩模版行业未来发展潜力较大。且G6代线的产能超过400k/月，年总产值超过百亿元。
目前金属掩模版(Shadow Mask)作为OLED产业的核心原材或部件，未来金属掩模版用因瓦合金箔材的发展在国内有着巨大的市场需求，对带动国民经济的发展起到巨大的导向作用。国内外企业主要采用传统的真空感应熔炼、热锻、热轧、酸洗、冷轧和退火生产工艺流程制备因瓦合金，生产流程十分冗长，且采用传统方法制备的因瓦合金从铸锭到冷轧薄带的收得率仅为一半左右，造成大量的资源、能源浪费；目前，基于制备因瓦合金箔材的方法虽然研究颇多，但仍然存在一些不足和短板，例如：
中国发明专利CN201911151714.1介绍了一种因瓦合金箔材的制造方法，采用中频真空感应炉冶炼金属液，通过薄带连铸装置制成因瓦合金铸带，并通过冷轧和退火，最终制成因瓦合金箔材。但是此发明中采用薄带连铸制备成的铸带厚度较厚，需要多个轧制规程和中间退火才能获得目标厚度箔材，且冷轧前需将铸带进行去表面氧化铁皮和酸洗工序，大大增加了因瓦合金箔材的制备流程和污染物的排放，且生产成本显著提高，因此需要从因瓦合金箔材的制备系统设计角度重新设计满足当今及未来的需求；
中国发明专利CN202211230570.0介绍了一种甩带法制备极薄因瓦带材及其方法，采用熔铸法或粉末冶金法制备因瓦合金块体，将合金块材切割成适用于甩带机的基材，除去表面氧化层，将基材放入底部开孔的甩带熔融管中，保护气环境下，基材在甩带机中甩带得到因瓦合金带材。虽然此专利介绍的极薄因瓦带材制备方法非常优异，但是也出现了上面CN201911151714.1专利所出现的问题，制备工序冗长、繁琐，且过程中需要去除基材表面的氧化层，虽然甩带法可以直接制得厚度在20μm乃至更薄的因瓦带材，但关键问题是无法保证材料的尺寸精度和平整度，带材的宽度及长度受甩带机设备参数和性能的局限，制备的成品极薄因瓦带材的宽度不超过200mm。
中国发明专利CN201810770797.1介绍了一种电沉积法制备因瓦合金箔的工艺方法，通过购买的大块金属板进行切割并焊接后，进行表面除污，电沉积:将处理后的铁，镍阳极材料置于电解槽内进行电解沉积制备成因瓦合金箔，虽然此方法制备的箔材厚度为纳米级别，但用电沉积法制备理想、复杂组成的薄膜材料较为困难。对于其基体表面上晶核的生成和长大速度难以控制，沉积的催化剂颗粒粒径较大且大小不均、分布不均及催化剂团聚，因此该工艺制备的因瓦合金箔材性能不高。
因此，综上所述，目前关于制备因瓦合金箔材方法一般存在工艺流程冗长繁琐、收得率低，造成大量的资源与能源的浪费、以及制备得到的成品均匀性差和力学性能差等问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种因瓦合金箔材及其制备方法，以解决目前的现有技术中，关于制备因瓦合金箔材方法一般存在工艺流程冗长繁琐、收得率低，造成大量的资源与能源的浪费、以及制备得到的成品均匀性差和力学性能差等问题。
本发明提供一种因瓦合金箔材的制备方法，包括如下步骤：
S1、按照预设合金成分配比，将合金的各成分的精料送入到真空熔炼炉中进行真空熔炼，并通过平面流铸工艺将所述真空熔炼得到的金属液制备成目标厚度的因瓦合金铸带；
S2、在保护性气氛下，将所述因瓦合金铸带的平面流铸因瓦合金极薄带冷却至室温，得到常温铸带；
S3、通过轧机将所述常温铸带的极薄带进行一个轧程的冷精轧，得到半成品箔材；
S4、对所述半成品箔材进行热处理，在全程氩气保护条件下将所述半成品箔材进行退火，得到因瓦合金箔材。
此外，优选的方案是，所述通过平面流铸工艺将所述真空熔炼得到的金属液制备成目标厚度的因瓦合金铸带包括：
采用带剥离辊的三辊平面流铸装置将所述真空熔炼得到的金属液制备成目标厚度的因瓦合金铸带。
此外，优选的方案是，所述采用带剥离辊的三辊平面流铸装置将所述真空熔炼得到的金属液制备成目标厚度的因瓦合金铸带包括：
将所述真空熔炼得到的金属液流入电渣重熔底铸炉内，并将所述电渣重熔底铸炉移动至喷嘴包上方；
将经过所述电渣重熔底铸炉精炼后得到的合金液体通过水口注入喷嘴包，并通过所述喷嘴包的喷嘴将所述合金液体喷到高速旋转的主结晶辊面上，所述主结晶辊面上的合金液体瞬间凝固后，利用所述带剥离辊的三辊平面流铸装置将凝固的合金制备成目标厚度的因瓦合金铸带。
此外，优选的方案是，所述主结晶辊面上的合金液体的凝固时间为1/1000秒。
此外，优选的方案是，在所述在保护性气氛下，将所述因瓦合金铸带的平面流铸因瓦合金极薄带冷却至室温，得到常温铸带的过程中，
所述保护性气氛为氮气；和/或，
所述平面流铸因瓦合金极薄带的冷却速率为15～80℃/s。
此外，优选的方案是，在所述在保护性气氛下，将所述因瓦合金铸带的平面流铸因瓦合金极薄带冷却至室温，得到常温铸带的过程中，
采用水冷加气冷的冷却方式对所述平面流铸因瓦合金极薄带进行冷却，直至室温，得到常温铸带。
此外，优选的方案是，在所述通过轧机将所述常温铸带的极薄带进行一个轧程的冷精轧，得到半成品箔材的过程中，
所述常温铸带的极薄带经过一个轧程的冷精轧的变形量为23％～98％、道次加工率为3～14％、轧制速度为20～60m/min、轧制力为1210KN～1510KN，前后张力为110KN～180KN；和/或，
所述半成品箔材的最终厚度为0.02mm～0.15mm、宽度为200mm～650mm，厚度公差±5μm。
此外，优选的方案是，在所述对所述半成品箔材进行热处理，在全程氩气保护条件下将所述半成品箔材进行退火，得到因瓦合金箔材的过程中，
氩气的纯度≥99.999％；
退火的温度为600℃～650℃；
退火后保温1.5～4小时，得到因瓦合金箔材。
本发明提供一种因瓦合金箔材，采用如上所述的因瓦合金箔材的制备方法制备得到的因瓦合金箔材。
此外，优选的方案是，所述因瓦合金箔材包括如下重量百分比的化学成分：Ni:35.01～37％、C：0.017～0.05％、Si：0.098～0.2％、Mn：0.30～0.425％、P：0.011～0.02％、S：0.006～0.01％、余量为Fe和不可避免的杂质。
从上面的技术方案可知，本发明提供的因瓦合金箔材及其制备方法，通过采用平面流铸技术结合火成材制备免热轧因瓦合金冷轧基料，利用极薄带的快速/亚快速凝固以及铸后的快速二次冷却特性，抑制因瓦合金铸轧基料中杂质元素的晶界偏聚，提高元素的高固溶优势，改善基料晶内和晶界的氧化问题，取消了常规生产的热轧、锻造、酸洗去氧化表层等工序，可直接衔接冷精轧，显著降低其生产成本、精简工艺、产品成分均匀，无/少偏析，效率高，可以实现批量生产；采用平面流铸技术，可根据最终箔材产品的厚度，计算出所需原始基料的厚度，柔性制备所需的冷轧基料厚度，通过轧机进行轧制平整，仅一个冷轧轧程便可以产出最终产品，相比于现有技术的流程减少80％以上的生产工序，显著提高了因瓦合金箔材的尺寸精度、平整度、生产效率和成材率，大大降低了其生产成本。
为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为根据本发明实施例的因瓦合金箔材的制备方法的流程图。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
针对前述提出的目前的现有技术中，关于制备因瓦合金箔材方法一般存在工艺流程冗长繁琐、收得率低，造成大量的资源与能源的浪费、以及制备得到的成品均匀性差和力学性能差等问题，提出了一种因瓦合金箔材及其制备方法。
以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
为了说明本发明提供的因瓦合金箔材及装置，图1示出了根据本发明实施例的因瓦合金箔材制备方法的流程。
如图1所示，本发明提供的因瓦合金箔材的制备方法，包括如下步骤：
S1、按照预设合金成分配比，将合金的各成分的精料送入到真空熔炼炉中进行真空熔炼，并通过平面流铸工艺将真空熔炼得到的金属液制备成目标厚度的因瓦合金铸带。
平面流铸技术(即平面流动铸造法)是将亚快速凝固与轧制变形融为一体，以液态金属为原料直接生产极薄带材的前沿技术，具有亚快速凝固和超短流程的特点，可依据产品的厚度规格用平面流变技术柔性地制造冷轧基材，在本发明中，应用于因瓦合金箔材的制备工艺中，可取消传统流程的热锻、热轧和酸洗工序，契合国家“双碳”发展战略目标。本发明以科学合理的合金系统设计为基础，通过平面流铸技术+轧机短流程生产工艺，柔性制备具有铸带厚度可控、均匀性好，表面无氧化，成材率高的因瓦合金箔材。
其中，合金成分配比可以根据实际产品性能需求设定，例如，因瓦合金箔材包括如下重量百分比的化学成分：Ni:35.01～37％、C：0.017～0.05％、Si：0.098～0.2％、Mn：0.30～0.425％、P：0.011～0.02％、S：0.006～0.01％、余量为Fe和不可避免的杂质。
作为本发明的一个优选实施例，通过平面流铸工艺将真空熔炼得到的金属液制备成目标厚度的因瓦合金铸带包括：
采用带剥离辊的三辊平面流铸装置将真空熔炼得到的金属液制备成目标厚度的因瓦合金铸带。其中，平面流铸装置可采用目前现有的平面流铸装置即可，采用带剥离辊的三辊平面流铸装置备成的目标厚度的因瓦合金铸带效果更佳。
作为本发明的一个优选实施例，采用带剥离辊的三辊平面流铸装置将真空熔炼得到的金属液制备成目标厚度的因瓦合金铸带包括：
将真空熔炼得到金属液流入电渣重熔底铸炉内，并将电渣重熔底铸炉移动至喷嘴包上方；
将经过电渣重熔底铸炉精炼后得到的合金液体通过水口注入喷嘴包，并通过喷嘴包的喷嘴将合金液体喷到高速旋转的主结晶辊面上，主结晶辊面上的合金液体瞬间凝固后，利用带剥离辊的三辊平面流铸装置将凝固的合金制备成目标厚度的因瓦合金铸带。
合金的各成分的精料经过真空熔炼炉真空熔炼后得到的金属液中杂质较多，因此，通过将金属液流入电渣重熔底铸炉内，金属液经过电渣重熔底铸炉精炼后得到合金液体，并将合金液体通过水口注入喷嘴包，通过喷嘴包的喷嘴将合金液体喷到高速旋转的主结晶辊面上，主结晶辊面上的合金液体瞬间凝固，再利用三辊平面流铸装置柔性制备目标厚度的因瓦合金铸带。
作为本发明的一个优选实施例，主结晶辊面上的合金液体的凝固时间为1/1000秒。
S2、在保护性气氛下，将因瓦合金铸带的平面流铸因瓦合金极薄带冷却至室温，得到常温铸带。
利用极薄带的快速/亚快速凝固以及铸后的快速二次冷却特性，抑制因瓦合金铸轧基料中杂质元素的晶界偏聚，提高元素的高固溶优势，改善基料晶内和晶界的氧化问题。
作为本发明的一个优选实施例，在在保护性气氛下，将因瓦合金铸带的平面流铸因瓦合金极薄带冷却至室温，得到常温铸带的过程中，
保护性气氛为氮气；和/或，
平面流铸因瓦合金极薄带的冷却速率为15～80℃/s。
其中，保护性气氛可以为氮气构成的气氛也可以为惰性气体构成的气氛，例如，氦气和氩气，在此不做特别限定。
作为本发明的一个优选实施例，在在保护性气氛下，将因瓦合金铸带的平面流铸因瓦合金极薄带冷却至室温，得到常温铸带的过程中，
采用水冷加气冷的冷却方式对平面流铸因瓦合金极薄带进行冷却，直至室温，得到常温铸带。也可只采用水冷或者只采用气冷的方式进行冷却，两种冷却方式结合，可以灵活调节冷却速度。
S3、通过轧机将常温铸带的极薄带进行一个轧程的冷精轧，得到半成品箔材。通过仅一个冷轧轧程就可以产出最终产品，相比于传统流程减少80％以上的生产工序，显著提高了因瓦合金箔材的尺寸精度、平整度、生产效率和成材率，大大降低了其生产成本。
作为本发明的一个优选实施例，在通过轧机将常温铸带的极薄带进行一个轧程的冷精轧，得到半成品箔材的过程中，
常温铸带的极薄带经过一个轧程的冷精轧的变形量为23％～98％、道次加工率为3～14％、轧制速度为20～60m/min、轧制力为1210KN～1510KN，前后张力为110KN～180KN；和/或，
半成品箔材的最终厚度为0.02mm～0.15mm、宽度为200mm～650mm，厚度公差±5μm。
S4、对半成品箔材进行热处理，在全程氩气保护条件下将半成品箔材进行退火，得到因瓦合金箔材。
作为本发明的一个优选实施例，在对半成品箔材进行热处理，在全程氩气保护条件下将半成品箔材进行退火，得到因瓦合金箔材的过程中，
氩气的纯度≥99.999％；
退火的温度为600℃～650℃；
退火后保温1.5～4小时，得到因瓦合金箔材。
本发明提供的一种因瓦合金箔材，采用如上任意一项所述的因瓦合金箔材的制备方法制备得到的因瓦合金箔材。
作为本发明的一个优选实施例，因瓦合金箔材包括如下重量百分比的化学成分：Ni:35.01～37％、C：0.017～0.05％、Si：0.098～0.2％、Mn：0.30～0.425％、P：0.011～0.02％、S：0.006～0.01％、余量为Fe和不可避免的杂质。
通过采用平面流铸技术结合火成材制备免热轧因瓦合金冷轧基料，利用极薄带的快速/亚快速凝固以及铸后的快速二次冷却特性，抑制因瓦合金铸轧基料中杂质元素的晶界偏聚，提高元素的高固溶优势，改善基料晶内和晶界的氧化问题，取消了常规生产的热轧、锻造、酸洗去氧化表层等工序，可直接衔接冷精轧，显著降低其生产成本、精简工艺、产品成分均匀，无/少偏析，效率高，可以实现批量生产；采用平面流铸技术，可根据最终箔材产品的厚度，计算出所需原始基料的厚度，柔性制备所需的冷轧基料厚度，通过轧机进行轧制平整，仅一个冷轧轧程便可以产出最终产品，相比于现有技术的流程减少80％以上的生产工序，显著提高了因瓦合金箔材的尺寸精度、平整度、生产效率和成材率，大大降低了其生产成本。
为了更好的对本发明提供的因瓦合金箔材及其制备工艺的技术效果进行说明，提供了如下的具体实施例。
实施例1
因瓦合金箔材的成分设计如下：Ni:35.01％、C：0.017％、Si：0.098％、Mn：0.30％、P：0.011％、S：0.006％、余量为Fe和不可避免的杂质。
S1、按照上述合金成分配比，将合金的各成分的精料送入到真空熔炼炉中进行真空熔炼，熔炼后的金属液流入电渣重熔底铸炉内，底铸炉移动至喷嘴包上方，合金液体通过水口注入喷嘴包，再通过喷嘴喷到高速旋转的主结晶辊面上，使其瞬间凝固(约1/1000秒)，利用带剥离辊的三辊平面流铸装置柔性制备目标厚度的因瓦合金铸带；
S2、在保护性气氛下，将因瓦合金铸带的平面流铸因瓦合金极薄带冷却至室温，得到常温铸带；其中，保护性气氛采用纯度≥99.999％的氮气；将平面流铸因瓦合金极薄带经15～80℃/s的降温速率，通过水冷+气冷的冷却方式冷却至室温，获得厚度为0.030mm、宽度为650mm的常温铸带；
S3、通过HL800轧机将常温铸带的极薄带进行一个轧程的冷精轧，得到半成品箔材；其中，极薄带在冷精轧过程中的轧程变形量为33％，每道次压下率为3％～5％，轧制速度为20～25m/min，轧制力为1300KN～1450KN，前后张力为60KN～120KN，制得因瓦合金成品箔材的最终厚度为0.02mm、宽度为650mm，厚度公差±5μm，轧制规程工艺参数表如表1所示；
S4、对半成品箔材进行热处理，在全程氩气保护条件下将半成品箔材进行退火，得到因瓦合金箔材；其中，退火温度为610℃，保温时间为1.5小时，其氩气纯度≥99.999％，经成品退火制备因瓦合金箔材。
表1
实施例2
与实施例1的工艺相同，其不同之处在于：
因瓦合金箔材合金成分设计为：Ni:37％、C：0.05％、Si：0.2％、Mn：0.425％、P：0.02％、S：0.01％、余量为Fe和不可避免的杂质；
因瓦合金常温铸带厚度为0.15mm、宽度为650mm；
冷精轧的轧程变形量为67％，每道次压下率为5％～14％，轧制速度为35～60m/min，轧制力为800KN～1250KN，前后张力为60KN～150KN；
退火温度为620℃，保温时间为2小时，经成品退火制备因瓦合金箔材最终厚度为0.05mm、宽度为650mm。
表2为实施例2的轧制规程工艺参数。
| 1 | 0.150 | 0.130 | 13.33 | 850 | 60 | 150 | 130 |
| 2 | 0.130 | 0.114 | 12.31 | 900 | 55 | 150 | 130 |
| 3 | 0.114 | 0.101 | 11.40 | 1000 | 50 | 140 | 120 |
| 4 | 0.101 | 0.089 | 11.88 | 1050 | 46 | 130 | 120 |
| 5 | 0.089 | 0.078 | 12.35 | 1050 | 35 | 120 | 100 |
| 6 | 0.078 | 0.070 | 10.25 | 1100 | 35 | 110 | 90 |
| 7 | 0.070 | 0.063 | 10.00 | 1100 | 35 | 110 | 90 |
| 8 | 0.063 | 0.057 | 9.52 | 1200 | 35 | 100 | 70 |
| 9 | 0.057 | 0.053 | 7.01 | 1250 | 35 | 110 | 65 |
| 10 | 0.053 | 0.050 | 5.66 | 1250 | 35 | 100 | 65 |
表2
实施例3
与实施例2的工艺相同，不同之处在于：
因瓦合金箔材合金成分的设计为：Ni:36％、C：0.03％、Si：0.1％、Mn：0.37％、P：0.016％、S：0.008％、余量为Fe和不可避免的杂质；
因瓦合金常温铸带厚度为0.10mm、宽度为650mm的常温铸带；
冷精轧的轧程变形量轧程变形量为40％，每道次压下率为6％～12％，轧制速度为50～60m/min，轧制力为1050KN～1200KN，前后张力为80KN～120KN；
退火温度为610℃，保温时间为3小时，经成品退火制备因瓦合金箔材最终厚度为0.06mm、宽度为650mm。
表3为实施例3的轧制规程工艺参数。
表3
将上述实施案例1～3所述工艺制备的因瓦合金箔材分别进行力学性能测试和外观质量检测，检测结果如下表4、表5。
表4示出了具体实施案例1～3柔性制备因瓦合金箔材外观质量检
表4
表5为上述实施案例1～3柔性制备的因瓦合金箔材热处理工艺和力学性能检测结果。
由表4的数据分析，经上述实施例1～3制备的因瓦合金箔材具有优异的力学参数、板形优良、产品的外观质量等优势，其因瓦合金箔材其整个表面的粗糙度值Ra≤0.25μm，粗糙度最大值Rz≤0.15μm，粗糙歪斜度在0以上；由表5的数据分析，通过设计3种不同的合金成分、冷精轧轧制工艺参数和热处理，所述因瓦合金箔材的基本力学性能都可以满足，因瓦合金箔材表面硬度达到180HV；其抗拉强度Rm≥450MPa，屈服强度RP0.2≥274MPa，断后伸长率A50≥35％。
因此，本发明提供的因瓦合金箔材的制备方法，可以克服了背景技术中现有技术中的不足和短板，其制备工艺简单、成分均匀、效率高，可大大降低其生产成本，具有显著优势。
通过上述具体实施方式可看出，本发明提供的因瓦合金箔材及其制备方法，采用平面流铸技术结合火成材制备免热轧因瓦合金冷轧基料，利用极薄带的快速/亚快速凝固以及铸后的快速二次冷却特性，抑制因瓦合金铸轧基料中杂质元素的晶界偏聚，提高元素的高固溶优势，改善基料晶内和晶界的氧化问题，取消了常规生产的热轧、锻造、酸洗去氧化表层等工序，可直接衔接冷精轧，显著降低其生产成本、精简工艺、产品成分均匀，无/少偏析，效率高，可以实现批量生产；采用平面流铸技术，可根据最终箔材产品的厚度，计算出所需原始基料的厚度，柔性制备所需的冷轧基料厚度，通过轧机进行轧制平整，仅一个冷轧轧程便可以产出最终产品，相比于现有技术的流程减少80％以上的生产工序，显著提高了因瓦合金箔材的尺寸精度、平整度、生产效率和成材率，大大降低了其生产成本。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的因瓦合金箔材及其制备方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的因瓦合金箔材及其制备方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
Claims (10)
1.一种因瓦合金箔材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、按照预设合金成分配比，将合金的各成分的精料送入到真空熔炼炉中进行真空熔炼，并通过平面流铸工艺将所述真空熔炼得到的金属液制备成目标厚度的因瓦合金铸带；
S2、在保护性气氛下，将所述因瓦合金铸带的平面流铸因瓦合金极薄带冷却至室温，得到常温铸带；
S3、通过轧机将所述常温铸带的极薄带进行一个轧程的冷精轧，得到半成品箔材；
S4、对所述半成品箔材进行热处理，在全程氩气保护条件下将所述半成品箔材进行退火，得到因瓦合金箔材。
2.根据权利要求1所述的因瓦合金箔材的制备方法，其特征在于，所述通过平面流铸工艺将所述真空熔炼得到的金属液制备成目标厚度的因瓦合金铸带包括：
采用带剥离辊的三辊平面流铸装置将所述真空熔炼得到的金属液制备成目标厚度的因瓦合金铸带。
3.根据权利要求2所述的因瓦合金箔材的制备方法，其特征在于，所述采用带剥离辊的三辊平面流铸装置将所述真空熔炼得到的金属液制备成目标厚度的因瓦合金铸带包括：
将所述真空熔炼得到的金属液流入电渣重熔底铸炉内，并将所述电渣重熔底铸炉移动至喷嘴包上方；
将经过所述电渣重熔底铸炉精炼后得到的合金液体通过水口注入喷嘴包，并通过所述喷嘴包的喷嘴将所述合金液体喷到高速旋转的主结晶辊面上，所述主结晶辊面上的合金液体瞬间凝固后，利用所述带剥离辊的三辊平面流铸装置将凝固的合金制备成目标厚度的因瓦合金铸带。
4.根据权利要求3所述的因瓦合金箔材的制备方法，其特征在于，所述主结晶辊面上的合金液体的凝固时间为1/1000秒。
5.根据权利要求1所述的因瓦合金箔材的制备方法，其特征在于，在所述在保护性气氛下，将所述因瓦合金铸带的平面流铸因瓦合金极薄带冷却至室温，得到常温铸带的过程中，
所述保护性气氛为氮气；和/或，
所述平面流铸因瓦合金极薄带的冷却速率为15～80℃/s。
6.根据权利要求1所述的因瓦合金箔材的制备方法，其特征在于，在所述在保护性气氛下，将所述因瓦合金铸带的平面流铸因瓦合金极薄带冷却至室温，得到常温铸带的过程中，
采用水冷加气冷的冷却方式对所述平面流铸因瓦合金极薄带进行冷却，直至室温，得到常温铸带。
7.根据权利要求1所述的因瓦合金箔材的制备方法，其特征在于，在所述通过轧机将所述常温铸带的极薄带进行一个轧程的冷精轧，得到半成品箔材的过程中，
所述常温铸带的极薄带经过一个轧程的冷精轧的变形量为23％～98％、道次加工率为3～14％、轧制速度为20～60m/min、轧制力为1210KN～1510KN，前后张力为110KN～180KN；和/或，
所述半成品箔材的最终厚度为0.02mm～0.15mm、宽度为200mm～650mm，厚度公差±5μm。
8.根据权利要求1所述的因瓦合金箔材的制备方法，其特征在于，在所述对所述半成品箔材进行热处理，在全程氩气保护条件下将所述半成品箔材进行退火，得到因瓦合金箔材的过程中，
氩气的纯度≥99.999％；
退火的温度为600℃～650℃；
退火后保温1.5～4小时，得到因瓦合金箔材。
9.一种因瓦合金箔材，其特征在于，采用如权利要求1-8任意一项所述的因瓦合金箔材的制备方法制备得到的因瓦合金箔材。
10.根据权利要求9所述的因瓦合金箔材，其特征在于，所述因瓦合金箔材包括如下重量百分比的化学成分：
Ni:35.01～37％、C：0.017～0.05％、Si：0.098～0.2％、Mn：0.30～0.425％、P：0.011～0.02％、S：0.006～0.01％、余量为Fe和不可避免的杂质。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310301116.8A CN116497194A (zh) | 2023-03-22 | 2023-03-22 | 因瓦合金箔材及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310301116.8A CN116497194A (zh) | 2023-03-22 | 2023-03-22 | 因瓦合金箔材及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116497194A true CN116497194A (zh) | 2023-07-28 |
Family
ID=87322143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310301116.8A Pending CN116497194A (zh) | 2023-03-22 | 2023-03-22 | 因瓦合金箔材及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116497194A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116987977A (zh) * | 2023-09-25 | 2023-11-03 | 安泰科技股份有限公司 | 一种fmm掩模用铁镍基精密合金材料、合金带材及冶炼工艺 |
-
2023
- 2023-03-22 CN CN202310301116.8A patent/CN116497194A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116987977A (zh) * | 2023-09-25 | 2023-11-03 | 安泰科技股份有限公司 | 一种fmm掩模用铁镍基精密合金材料、合金带材及冶炼工艺 |
| CN116987977B (zh) * | 2023-09-25 | 2024-01-02 | 安泰科技股份有限公司 | 一种fmm掩模用铁镍基精密合金材料、合金带材及冶炼工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108179343B (zh) | 一种超细晶高熵合金的制备方法 | |
| CN101967589B (zh) | 一种中强高韧铝锂合金及其制备方法 | |
| CN112522645B (zh) | 一种高强度高韧CrCoNi中熵合金均质细晶薄板的制备方法 | |
| CN109750239B (zh) | 一种0.01~0.05mm超薄N6纯镍箔的制备工艺 | |
| CN101967588A (zh) | 一种耐损伤铝锂合金及其制备方法 | |
| CN110396619A (zh) | 一种铜铁合金线材及其制备方法 | |
| CN112222413B (zh) | 一种梯度结构高熵合金的冷轧复合激光增材制造工艺方法 | |
| CN104775077B (zh) | 超细晶因瓦合金薄带及其制备方法 | |
| CN110551915B (zh) | 一种铜铁中间合金及其制备方法 | |
| CN112048682B (zh) | 一种中熵合金板材的加工热处理工艺 | |
| CN116497194A (zh) | 因瓦合金箔材及其制备方法 | |
| CN111394609B (zh) | 一种高强高导铜合金的连续挤压工艺及其应用和模具材料 | |
| CN111230061B (zh) | 一种降低中碳钢圆坯碳偏析的方法 | |
| CN111411265B (zh) | 一种镍基合金超薄板材 | |
| CN113182353A (zh) | 一种航空发动机用镍基高温合金冷轧箔材的制备方法 | |
| CN113751679B (zh) | 一种无钴马氏体时效钢冷轧薄带的制造方法 | |
| CN113186444A (zh) | 纳米氧化物和碳化物弥散强化低活化钢及制备方法和应用 | |
| CN111451276A (zh) | 高纯Gd/Tb/Dy/Y稀土金属箔材的制备方法 | |
| CN111270122B (zh) | 铌微合金化冷轧辊的制造方法及铌微合金化冷轧辊 | |
| CN114875310A (zh) | 一种正火型厚规格q370r压力容器钢板 | |
| CN112439884A (zh) | 一种多喷嘴沉积轧制制备高性能板带材的方法及装置 | |
| CN110527856A (zh) | 一种高表面质量、高强度镍合金带材的制备方法 | |
| CN112593114B (zh) | 一种高性能Cu-Cr-Zr-Mg-Si合金板带制备方法 | |
| CN116377264B (zh) | 一种低应力腐蚀敏感性的高强耐蚀Zr702L合金的制备方法 | |
| CN114107767B (zh) | 一种薄带连铸高性能7xxx铝合金薄带及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |