技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明公開了一種新型高強度耐熱合金材料,具體涉及一種具有較高硬度且具有較高耐熱性的合金材料。
背景技術(shù):
::合金,是由兩種或兩種以上的金屬與金屬或非金屬經(jīng)一定方法所合成的具有金屬特性的物質(zhì)。一般通過熔合成均勻液體和凝固而得。根據(jù)組成元素的數(shù)目,可分為二元合金、三元合金和多元合金。合金的生成常會改善元素單質(zhì)的性質(zhì),例如,鋼的強度大于其主要組成元素鐵。合金的物理性質(zhì),例如密度、反應(yīng)性、楊氏模量、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性可能與合金的組成元素尚有類似之處,但是合金的抗拉強度和抗剪強度卻通常與組成元素的性質(zhì)有很大不同。這是由于合金與單質(zhì)中的原子排列有很大差異。少量的某種元素可能會對合金的性質(zhì)造成很大的影響。例如,鐵磁性合金中的雜質(zhì)會使合金的性質(zhì)發(fā)生變化。耐熱合金合金又稱高溫合金,它對于在高溫條件下的工業(yè)部門和應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域:
有著重大的意義。一般說,金屬材料的熔點越高,其可使用的溫度限度越高。這是因為隨著溫度的升高,金屬材料的機械性能顯著下降,氧化腐蝕的趨勢相應(yīng)增大,因此,一般的金屬材料都只能在500℃~600℃下長期工作。能在高于700℃的高溫下工作的金屬通稱耐熱合金。"耐熱"是指其在高溫下能保持足夠強度和良好的抗氧化性。提高鋼鐵抗氧化性的途徑有兩條:一是在鋼中加入cr、si、al等合金元素,或者在鋼的表面進(jìn)行cr、si、al合金化處理。它們在氧化性氣氛中可很快生成一層致密的氧化膜,并牢固地附在鋼的表面,從而有效地阻止氧化的繼續(xù)進(jìn)行。二是用各種方法在鋼鐵表面形成高熔點的氧化物、碳化物、氮化物等耐高溫涂層。提高鋼鐵高溫強度的方法,從結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的化學(xué)觀點看,大致有兩種主要方法:一是增加鋼中原子間在高溫下的結(jié)合力。研究指出,金屬中結(jié)合力,即金屬鍵強度大小,主要與原子中未成對的電子數(shù)有關(guān)。從周期表中看,ⅵb元素金屬鍵在同一周期內(nèi)最強。因此,在鋼中加入cr、mo、w等原子的效果最佳。二是加入能形成各種碳化物或金屬間化合物的元素,以使鋼基體強化。由若干過渡金屬與碳原子生成的碳化物屬于間隙化合物,它們在金屬鍵的基礎(chǔ)上,又增加了共價鍵的成分,因此硬度極大,熔點很高。例如,加入w、mo、v、nb可生成wc、w2c、moc、mo2c、vc、nbc等碳化物,從而增加了鋼鐵的高溫強度。利用合金方法,除鐵基耐熱合金外,還可制得鎳基、鉬基、鈮基和鎢基耐熱合金,它們在高溫下具有良好的機械性能和化學(xué)穩(wěn)定性。其中鎳基合金是最優(yōu)的超耐熱金屬材料,組織中基體是ni-cr-co的固溶體和ni3al金屬化合物,但是成本高,降低經(jīng)濟(jì)效益。技術(shù)實現(xiàn)要素::本發(fā)明所解決的技術(shù)問題:本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種新型的合金材料,其材料原料成本低,制備工藝簡單,成品合金具有較高水平的耐熱性,其使用溫度可達(dá)1000℃-1100℃,同時硬度較高,能夠滿足機械加工需求,具有良好的市場推廣市場和較高的市場效益。本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種新型高強度耐熱合金材料,包括0.02-0.05重量份數(shù)的鈣、0.3-1.1重量份數(shù)的鋁、1.7-2.5重量份數(shù)的錫,0.02-0.08重量份數(shù)的鈦、2.2-2.5重量份數(shù)的錳、1.1-1.5重量份數(shù)的鎳及50-55重量份數(shù)的鐵。優(yōu)選的,包括0.02-0.04重量份數(shù)的鈣、0.7-1.1重量份數(shù)的鋁、1.9-2.5重量份數(shù)的錫,0.04-0.07重量份數(shù)的鈦、2.2-2.4重量份數(shù)的錳、1.1-1.3重量份數(shù)的鎳及50-55重量份數(shù)的鐵。優(yōu)選的,包括0.03-0.05重量份數(shù)的鈣、0.3-0.9重量份數(shù)的鋁、1.7-2.0重量份數(shù)的錫,0.05-0.08重量份數(shù)的鈦、2.3-2.5重量份數(shù)的錳、1.4-1.5重量份數(shù)的鎳及50-55重量份數(shù)的鐵。優(yōu)選的,包括0.04-0.05重量份數(shù)的鈣、0.5-0.9重量份數(shù)的鋁、1.9-2.0重量份數(shù)的錫,0.07-0.08重量份數(shù)的鈦、2.4-2.5重量份數(shù)的錳、1.4-1.5重量份數(shù)的鎳及52重量份數(shù)的鐵。優(yōu)選的,包括0.05重量份數(shù)的鈣、0.8-0.9重量份數(shù)的鋁、1.9重量份數(shù)的錫,0.08重量份數(shù)的鈦、2.4重量份數(shù)的錳、1.5重量份數(shù)的鎳及53重量份數(shù)的鐵。更優(yōu)選的,合金還含有0.07-0.09重量份數(shù)的鉛。更優(yōu)選的,合金還含有0.8-1.0重量份數(shù)的鋇。本發(fā)明合金采用氬弧爐熔煉法,將各組分混合后利用氬弧爐直接煉制非晶制品。鉛是柔軟和延展性強的弱金屬,有毒,也是重金屬。鉛原本的顏色為青白色,在空氣中表面很快被一層暗灰色的氧化物覆蓋。可用于建筑、鉛酸充電池、彈頭、炮彈、焊接物料、釣魚用具、漁業(yè)用具、防輻射物料、獎杯和部份合金,例如電子焊接用的鉛錫合金。鉛是一種金屬元素,可用作耐硫酸腐蝕、防丙種射線、蓄電池等的材料。其合金可作鉛字、軸承、電纜包皮等之用,還可做體育運動器材鉛球。但是本發(fā)明合金材料中,添加鉛組分,通過與其他組分的配合,合金材料具有較高的強度,并且具有較高的耐熱性,這是具有突出的實質(zhì)性進(jìn)步的發(fā)明。鈦的密度為4.506-4.516克/立方厘米(20℃),高于鋁而低于鐵、銅、鎳。但比強度位于金屬之首。熔點1668±4℃,熔化潛熱3.7-5.0千卡/克原子,沸點3260±20℃,汽化潛熱102.5-112.5千卡/克原子,臨界溫度4350℃,臨界壓力1130大氣壓。鈦的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性能較差,近似或略低于不銹鋼,鈦具有超導(dǎo)性,純鈦的超導(dǎo)臨界溫度為0.38-0.4k。在25℃時,鈦的熱容為0.126卡/克原子·度,熱焓1149卡/克原子,熵為7.33卡/克原子·度,金屬鈦是順磁性物質(zhì),導(dǎo)磁率為1.00004。鈦具有可塑性,高純鈦的延伸率可達(dá)50-60%,斷面收縮率可達(dá)70-80%,但強度低,不宜作結(jié)構(gòu)材料。鈦中雜質(zhì)的存在,對其機械性能影響極大,特別是間隙雜質(zhì)(氧、氮、碳)可大大提高鈦的強度,顯著降低其塑性。鈦作為結(jié)構(gòu)材料所具有的良好機械性能,就是通過嚴(yán)格控制其中適當(dāng)?shù)碾s質(zhì)含量和添加合金元素而達(dá)到的。但是被發(fā)明通過合金成分的合理組合,有力的提高合金的機械性能。鎳具有有良好延展性,具有中等硬度,具有磁性和良好的可塑性、有好的耐腐蝕性,鎳近似銀白色、硬而有延展性并具有鐵磁性的金屬元素,它能夠高度磨光和抗腐蝕。溶于硝酸后,呈綠色。主要用于合金(如鎳鋼和鎳銀)及用作催化劑(如蘭尼鎳,尤指用作氫化的催化劑),本發(fā)明向新型合金材料中添加金屬鎳,沒有降低合金的金屬強度,成品合金具有較高的金屬強度,并且具有較高的耐熱性。本發(fā)明的有益效果:1.本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種新型的合金材料,其材料原料成本低,制備工藝簡單,成品合金具有較高水平的耐熱性,其使用溫度可達(dá)1000℃-1100℃,同時硬度較高,能夠滿足機械加工需求,具有良好的市場推廣市場和較高的市場效益。2.本發(fā)明創(chuàng)新性的將合金材料中添加金屬鉛,通過與其他組分的配合,合金材料具有較高的強度,并且具有較高的耐熱性,這是具有突出的實質(zhì)性進(jìn)步的發(fā)明。3.鈦作為結(jié)構(gòu)材料所具有的良好機械性能,就是通過嚴(yán)格控制其中適當(dāng)?shù)碾s質(zhì)含量和添加合金元素而達(dá)到的。但是被發(fā)明通過合金成分的合理組合,有力的提高合金的機械性能。4.鎳具有有良好延展性,具有中等硬度,本發(fā)明向新型合金材料中添加金屬鎳,沒有降低合金的金屬強度,成品合金具有較高的金屬強度,并且具有較高的耐熱性。具體實施方式:下面對本發(fā)明的實施例做詳細(xì)的說明,本實施例在以發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施,給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程,但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施例。實施例中未注明具體條件的實驗方案,通常按照常規(guī)條件或者制造商所建議的條件實施。實施例一一種新型高強度耐熱合金材料,包括0.02重量份數(shù)的鈣、0.3重量份數(shù)的鋁、1.7重量份數(shù)的錫,0.02重量份數(shù)的鈦、2.2重量份數(shù)的錳、1.1重量份數(shù)的鎳及50重量份數(shù)的鐵。實施例二一種新型高強度耐熱合金材料,包括0.05重量份數(shù)的鈣、1.1重量份數(shù)的鋁、2.5重量份數(shù)的錫,0.08重量份數(shù)的鈦、2.5重量份數(shù)的錳、1.5重量份數(shù)的鎳及55重量份數(shù)的鐵。實施例三一種新型高強度耐熱合金材料,包括0.02重量份數(shù)的鈣、0.3重量份數(shù)的鋁、1.7重量份數(shù)的錫,0.02重量份數(shù)的鈦、2.2重量份數(shù)的錳、1.1重量份數(shù)的鎳及50重量份數(shù)的鐵、0.07重量份數(shù)的鉛、1.0重量份數(shù)的鋇。實施例四一種新型高強度耐熱合金材料,包括0.05重量份數(shù)的鈣、1.1重量份數(shù)的鋁、2.5重量份數(shù)的錫,0.08重量份數(shù)的鈦、2.5重量份數(shù)的錳、1.5重量份數(shù)的鎳及55重量份數(shù)的鐵、0.09重量份數(shù)的鉛、0.8重量份數(shù)的鋇。實施例五一種新型高強度耐熱合金材料,包括0.02重量份數(shù)的鈣、0.7重量份數(shù)的鋁、1.9重量份數(shù)的錫,0.04重量份數(shù)的鈦、2.2重量份數(shù)的錳、1.1重量份數(shù)的鎳及50重量份數(shù)的鐵、0.07重量份數(shù)的鉛、0.8重量份數(shù)的鋇。實施例六一種新型高強度耐熱合金材料,包括0.04重量份數(shù)的鈣、1.1重量份數(shù)的鋁、2.5重量份數(shù)的錫,0.07重量份數(shù)的鈦、2.4重量份數(shù)的錳、1.3重量份數(shù)的鎳及55重量份數(shù)的鐵、0.09重量份數(shù)的鉛、1.0重量份數(shù)的鋇。實施例七一種新型高強度耐熱合金材料,包括0.03重量份數(shù)的鈣、0.3重量份數(shù)的鋁、1.7重量份數(shù)的錫,0.05重量份數(shù)的鈦、2.3重量份數(shù)的錳、1.4重量份數(shù)的鎳及50重量份數(shù)的鐵、0.07重量份數(shù)的鉛、0.8重量份數(shù)的鋇。實施例八一種新型高強度耐熱合金材料,包括0.05重量份數(shù)的鈣、0.9重量份數(shù)的鋁、2.0重量份數(shù)的錫,0.08重量份數(shù)的鈦、2.5重量份數(shù)的錳、1.5重量份數(shù)的鎳及55重量份數(shù)的鐵、0.09重量份數(shù)的鉛、1.0重量份數(shù)的鋇。實施例十一種新型高強度耐熱合金材料,包括0.04重量份數(shù)的鈣、0.5重量份數(shù)的鋁、1.9重量份數(shù)的錫,0.07重量份數(shù)的鈦、2.4重量份數(shù)的錳、1.4重量份數(shù)的鎳及52重量份數(shù)的鐵、0.07重量份數(shù)的鉛、0.8重量份數(shù)的鋇。實施例十一一種新型高強度耐熱合金材料,包括0.05重量份數(shù)的鈣、0.9重量份數(shù)的鋁、2.0重量份數(shù)的錫,0.08重量份數(shù)的鈦、2.5重量份數(shù)的錳、1.5重量份數(shù)的鎳及52重量份數(shù)的鐵、0.09重量份數(shù)的鉛、1.0重量份數(shù)的鋇。實施例十二一種新型高強度耐熱合金材料,包括0.05重量份數(shù)的鈣、0.8重量份數(shù)的鋁、1.9重量份數(shù)的錫,0.08重量份數(shù)的鈦、2.4重量份數(shù)的錳、1.5重量份數(shù)的鎳及53重量份數(shù)的鐵、0.07重量份數(shù)的鉛、0.8重量份數(shù)的鋇。實施例十三一種新型高強度耐熱合金材料,包括0.05重量份數(shù)的鈣、0.9重量份數(shù)的鋁、1.9重量份數(shù)的錫,0.08重量份數(shù)的鈦、2.4重量份數(shù)的錳、1.5重量份數(shù)的鎳及53重量份數(shù)的鐵、0.09重量份數(shù)的鉛、1.0重量份數(shù)的鋇。上述實施例的合金采用氬弧爐熔煉法,將各組分混合后利用氬弧爐直接煉制非晶制品。表一:實施例合金材料熔點及強度測試結(jié)果熔點(℃)抗拉強度(mpa)實施例一10031369實施例二10361258實施例三10551055實施例四10991036實施例五10081148實施例六10571476實施例七10391265實施例八10141289實施例九10021033實施例十10691143實施例十一10071362實施例十二10821501實施例十三10981675以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施方式,對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員,依據(jù)本發(fā)明的思想,在具體實施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處,本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。當(dāng)前第1頁12