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一种户外建筑用高强度耐磨高熵合金

阅读:634发布:2023-03-05

专利汇可以提供一种户外建筑用高强度耐磨高熵合金专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种户外建筑用高强度耐磨高熵 合金 门 窗,包括门窗 框架 ,门窗框架由高熵合金 型材 制作而成,其中:高熵合金型材包括以下成分:Al,Co,Cr,Cu,Fe,Ni,C,Ti,B,以及稀土元素;本发明的门窗具有良好的耐热性、抗 氧 化性剂耐 腐蚀 性,使用寿命长,降低了成本。,下面是一种户外建筑用高强度耐磨高熵合金专利的具体信息内容。

1.一种户外建筑用高强度耐磨高熵合金窗,包括门窗框架,其特征在于:所述的门窗框架由高熵合金型材制作而成,其中:
所述的高熵合金型材按质量百分比计包括以下成分:
Al:4-10%,Co:15-19%,Cr:14-20%,Cu:19-25%,Fe:15-20%,Ni:15-20%,C:0.3-0.4%,Ti:
0.6-0.8%,B:0.45-0.75%,以及稀土元素:0.05-0.08%,以上各组分之和为100%;
所述的稀土元素由Ce、Nd、Gd、Pr、Dy、Yb、La、Sm组成,按重量百分比计各组分为: Nd:
15-18%,Gd:7-15%,Pr:8-12%, Yb:3-5%,La:10-15%,Dy:5-9%,Sm:14-20%,Ce:15-20%,以上各组分之和为100%;
所述高熵合金型材的制备方法具体如下:
(1)先用机械方法去除Al、Co、Cr、Cu、Fe、Ni、Ti及B表面的化皮,并用声波清洗,然后将Al、Co、Cr、、Fe、Ni、Ti、B 、稀土元素及部分Cu原料混合,然后将混合的运料送至电弧炉中;
(2)对电弧炉工作腔进行抽真空3-5×10-4Pa,并通入氩气作为保护气体,在500-800℃下进行合金化熔炼,边熔炼边搅拌,搅拌10-20min,熔炼10-30min,静置后得到合金液,自然冷却后得到合金锭,通过机械手将合金锭翻转,按照同样的方法反复熔炼两次,停止熔炼获得母合金锭,随电弧炉冷却至室温然后取出;
(3)将Ti粉和C粉及剩余的Cu粉按照质量比2:1:10的比例混合,冷压成预制,然后将预制块及上述步骤中制备好的母合金锭置于中频感应悬浮炉坩埚内,抽真空至5-7×10-4Pa,并通入氩气保护,缓慢增加功率至30-35KW,使预制块首先发生放热化学反应,生成Cu基TiC增强复合材料后,继续提高功率至100-110KW,熔炼制得高熵合金型材。
2.根据权利要求1所述的户外建筑用高强度耐磨高熵合金门窗,其特征在于:制作门窗框架的高熵合金型材按质量百分比计包括以下成分:
Al:10%,Co:16.3%,Cr:18%,Cu:19%,Fe:15%,Ni:20%,C:0.4%,Ti:0.8%,B:0.45%,以及稀土元素:0.05%;
所述的稀土元素由Ce、Nd、Gd、Pr、Dy、Yb、La、Sm组成,按重量百分比计各组分为: Nd:
17%,Gd:15%,Pr:11%, Yb:4%,La:13%,Dy:5%,Sm:20%,Ce:15%,以上各组分之和为100%。
3.根据权利要求1所述的户外建筑用高强度耐磨高熵合金门窗,其特征在于:制作门窗框架的高熵合金型材按质量百分比计包括以下成分:
Al:4%,Co:19%,Cr:20%,Cu:20.27%,Fe:17%,Ni:18%,C:0.3%,Ti:0.6%,B:0.75%,以及稀土元素:0.08%;
所述的稀土元素由Ce、Nd、Gd、Pr、Dy、Yb、La、Sm组成,按重量百分比计各组分为: Nd:
15%,Gd:7%,Pr:12%, Yb:5%,La:15,Dy:8%,Sm:18%,Ce:20%,以上各组分之和为100%。
4.根据权利要求1所述的户外建筑用高强度耐磨高熵合金门窗,其特征在于:制作门窗框架的高熵合金型材按质量百分比计包括以下成分:
Al:9.23%,Co:15%,Cr:14%,Cu:25%,Fe:20%,Ni:15%,C:0.4%,Ti:0.7%,B:0.6%,以及稀土元素:0.07%;
所述的稀土元素由Ce、Nd、Gd、Pr、Dy、Yb、La、Sm组成,按重量百分比计各组分为: Nd:
18%,Gd:14%,Pr:8%, Yb:3%,La:15%,Dy:9%,Sm:14%,Ce:19%,以上各组分之和为100%。
5.根据权利要求1所述的户外建筑用高强度耐磨高熵合金门窗,其特征在于:所述门窗框架的具体制备方法如下:
(1)将高熵合金型材放置在石墨坩埚内,然后将装有高熵合金型材的石墨坩埚放入预热好的熔炼炉中,同时通入SF6和CO2混合保护气体,在800-1000℃下熔炼,待完全熔化后,搅拌10-15min,保持700-720℃静置10-20min,将高熵合金液浇入预热到200-300℃的金属模具中,得到高熵合金铸锭
(2)对制备得到的高熵合金铸锭进行热处理工艺,具体操作如下:
a退火,将高熵合金铸锭炉热至300-400℃时保温8-12min,然后炉冷却至250-260℃,随后打开炉门继续缓冷至100-150℃出炉空冷至室温;
b淬火,将步骤a中退火后的高熵合金铸锭缓慢炉热至400-500℃并保温0.5-0.8h,再次炉热至550-560℃后用高压喷射水高熵合金铸锭快速降温;
c回火,将经淬火后的高熵合金铸锭在室温下再次入炉并炉热至220-240℃后保温8-
10min后出炉空冷至室温;
(3)根据门窗的形状对热处理后的高熵合金铸锭进行锻造,预锻温度为500-600℃,终锻温度为700-800℃,自然冷却到室温得到门窗框架半成品;
(4)对门窗框架半成品进行逐个检查,剔除表面有缺陷的半成品,检验合格的即为门窗框架,然后用丝带进行打并称重,最终入库。

说明书全文

一种户外建筑用高强度耐磨高熵合金

技术领域

[0001] 本发明涉及一种户外建筑用门窗,具体涉及一种户外建筑用高强度耐磨高熵合金门窗。

背景技术

[0002] 材料是当今科学技术的重要支柱,又因是人类社会发展和所有科学技术的基础显的尤为重要,材料的科技发展程度直接会影响生产的变革,近年来兴起的材料科学是具有全局性的科学领域之一;世界各经济强国把材料发展提高到经济发展的战略高度,材料科学与工程正进入一个史无前例的高速发展时期,社会的发展,人类文明的进步表明,对材料的要求越来越高;随着人们生活的家居方式日益丰富多样,门窗正在逐步占领和扩大其市场,目前市场上较多的门窗材料是以合金、彩、PVC料为主,而铝合金因为其硬度较高、重量轻、不老化、彩涂后美观实用而受到市场的青睐,市场需求越来越旺盛,但是传统的铝合金的加工硬度过高,塑性差,加工难度相对较大,产品价格明显高于同类的铝合金的普通板材产品,从而影响到其推广使用。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是,针对以上现有技术存在的缺点,提出一种户外建筑用高强度耐磨高熵合金门窗,该门窗具有良好的耐热性、抗化性剂耐腐蚀性,使用寿命长,降低了成本。
[0004] 本发明解决以上技术问题的技术方案是:一种户外建筑用高强度耐磨高熵合金门窗,包括门窗框架,门窗框架由高熵合金型材制作而成,其中:
高熵合金型材按质量百分比计包括以下成分:
Al:4-10%,Co:15-19%,Cr:14-20%,Cu:19-25%,Fe:15-20%,Ni:15-20%,C:0.3-0.4%,Ti:
0.6-0.8%,B:0.45-0.75%,以及稀土元素:0.05-0.08%,以上各组分之和为100%;
稀土元素由Ce、Nd、Gd、Pr、Dy、Yb、La、Sm组成,按重量百分比计各组分为: Nd:15-18%,Gd:7-15%,Pr:8-12%, Yb:3-5%,La:10-15%,Dy:5-9%,Sm:14-20%,Ce:15-20%,以上各组分之和为100%;
高熵合金型材的制备方法具体如下:
(1)先用机械方法去除Al、Co、Cr、Cu、Fe、Ni、Ti及B表面的氧化皮,并用声波清洗,然后将Al、Co、Cr、、Fe、Ni、Ti、B 、稀土元素及部分Cu原料混合,然后将混合的运料送至电弧炉中;
(2)对电弧炉工作腔进行抽真空3-5×10-4Pa,并通入氩气作为保护气体,在500-800℃下进行合金化熔炼,边熔炼边搅拌,搅拌10-20min,熔炼10-30min,静置后得到合金液,自然冷却后得到合金锭,通过机械手将合金锭翻转,按照同样的方法反复熔炼两次,停止熔炼获得母合金锭,随电弧炉冷却至室温然后取出;
(3)将Ti粉和C粉及剩余的Cu粉按照质量比2:1:10的比例混合,冷压成预制,然后将预制块及上述步骤中制备好的母合金锭置于中频感应悬浮炉坩埚内,抽真空至5-7×10-4Pa,并通入氩气保护,缓慢增加功率至30-35KW,使预制块首先发生放热化学反应,生成Cu基TiC增强复合材料后,继续提高功率至100-110KW,熔炼制得高熵合金型材。
[0005] 本发明进一步限定的技术方案为:前述户外建筑用高强度耐磨高熵合金门窗中,制作门窗框架的高熵合金型材按质量百分比计包括以下成分:
Al:10%,Co:16.3%,Cr:18%,Cu:19%,Fe:15%,Ni:20%,C:0.4%,Ti:0.8%,B:0.45%,以及稀土元素:0.05%;
稀土元素由Ce、Nd、Gd、Pr、Dy、Yb、La、Sm组成,按重量百分比计各组分为: Nd:17%,Gd:
15%,Pr:11%, Yb:4%,La:13%,Dy:5%,Sm:20%,Ce:15%,以上各组分之和为100%。
[0006] 前述户外建筑用高强度耐磨高熵合金门窗中,制作门窗框架的高熵合金型材按质量百分比计包括以下成分:Al:4%,Co:19%,Cr:20%,Cu:20.27%,Fe:17%,Ni:18%,C:0.3%,Ti:0.6%,B:0.75%,以及稀土元素:0.08%;
稀土元素由Ce、Nd、Gd、Pr、Dy、Yb、La、Sm组成,按重量百分比计各组分为: Nd:15%,Gd:
7%,Pr:12%, Yb:5%,La:15,Dy:8%,Sm:18%,Ce:20%,以上各组分之和为100%。
[0007] 前述户外建筑用高强度耐磨高熵合金门窗中,制作门窗框架的高熵合金型材按质量百分比计包括以下成分:Al:9.23%,Co:15%,Cr:14%,Cu:25%,Fe:20%,Ni:15%,C:0.4%,Ti:0.7%,B:0.6%,以及稀土元素:0.07%;
稀土元素由Ce、Nd、Gd、Pr、Dy、Yb、La、Sm组成,按重量百分比计各组分为: Nd:18%,Gd:
14%,Pr:8%, Yb:3%,La:15%,Dy:9%,Sm:14%,Ce:19%,以上各组分之和为100%。
[0008] 前述户外建筑用高强度耐磨高熵合金门窗中,门窗框架的具体制备方法如下:(1)将高熵合金型材放置在石墨坩埚内,然后将装有高熵合金型材的石墨坩埚放入预热好的熔炼炉中,同时通入SF6和CO2混合保护气体,在800-1000℃下熔炼,待完全熔化后,搅拌10-15min,保持700-720℃静置10-20min,将高熵合金液浇入预热到200-300℃的金属模具中,得到高熵合金铸锭
(2)对制备得到的高熵合金铸锭进行热处理工艺,具体操作如下:
a退火,将高熵合金铸锭炉热至300-400℃时保温8-12min,然后炉冷却至250-260℃,随后打开炉门继续缓冷至100-150℃出炉空冷至室温;
b淬火,将步骤a中退火后的高熵合金铸锭缓慢炉热至400-500℃并保温0.5-0.8h,再次炉热至550-560℃后用高压喷射水高熵合金铸锭快速降温;
c回火,将经淬火后的高熵合金铸锭在室温下再次入炉并炉热至220-240℃后保温8-
10min后出炉空冷至室温;
(3)根据门窗的形状对热处理后的高熵合金铸锭进行锻造,预锻温度为500-600℃,终锻温度为700-800℃,自然冷却到室温得到门窗框架半成品;
(4)对门窗框架半成品进行逐个检查,剔除表面有缺陷的半成品,检验合格的即为门窗框架,然后用丝带进行打并称重,最终入库。
[0009] 本发明的有益效果是:在合金中添加一定量的B元素可以增强合金的高温压缩性能和耐磨性能。
[0010] 本发明中为了改善高熵合金的综合性能,除了优化合金组分外,还通过添加增强相来提高高熵合金的性能,本发明中通过添加TiC做增强相,用=基体及TiC及Cu组成高熵合金的复合材料,进一步提高了其耐腐蚀性、耐热性等性能。
[0011] 本发明的高熵合金中含有稀土元素,稀土元素因具有独特的核外电子排布,在冶金过程中它可以净化馆体,改善组织,提高合金的室温和高温性能,增强合金耐烛性添加稀土元素Ce可提高合金初期溶化温度,这表明稀土元素Ce的加入可以潜在提高镁合金的挤,Nd实现动态析出而阻止晶粒长大,从而提高挤压后的力学性能,Gd、Ce提高了合金初期熔化温度,提高了镁合金的延伸率和挤压速度。

具体实施方式

[0012] 实施例1本实施例提供一种户外建筑用高强度耐磨高熵合金门窗,包括门窗框架,门窗框架由高熵合金型材制作而成,其中:
高熵合金型材按质量百分比计包括以下成分:
Al:10%,Co:16.3%,Cr:18%,Cu:19%,Fe:15%,Ni:20%,C:0.4%,Ti:0.8%,B:0.45%,以及稀土元素:0.05%;
稀土元素由Ce、Nd、Gd、Pr、Dy、Yb、La、Sm组成,按重量百分比计各组分为: Nd:17%,Gd:
15%,Pr:11%, Yb:4%,La:13%,Dy:5%,Sm:20%,Ce:15%,以上各组分之和为100%;
高熵合金型材的制备方法具体如下:
(1)先用机械方法去除Al、Co、Cr、Cu、Fe、Ni、Ti及B表面的氧化皮,并用超声波清洗,然后将Al、Co、Cr、、Fe、Ni、Ti、B 、稀土元素及部分Cu原料混合,然后将混合的运料送至电弧炉中;
(2)对电弧炉工作腔进行抽真空3×10-4Pa,并通入氩气作为保护气体,在650℃下进行合金化熔炼,边熔炼边搅拌,搅拌10min,熔炼15min,静置后得到合金液,自然冷却后得到合金锭,通过机械手将合金锭翻转,按照同样的方法反复熔炼两次,停止熔炼获得母合金锭,随电弧炉冷却至室温然后取出;
(3)将Ti粉和C粉及剩余的Cu粉按照质量比2:1:10的比例混合,冷压成预制块,然后将预制块及上述步骤中制备好的母合金锭置于中频感应悬浮炉水冷铜坩埚内,抽真空至7×
10-4Pa,并通入氩气保护,缓慢增加功率至32KW,使预制块首先发生放热化学反应,生成Cu基TiC增强复合材料后,继续提高功率至100KW,熔炼制得高熵合金型材。
[0013] 实施例2本实施例提供一种户外建筑用高强度耐磨高熵合金门窗,包括门窗框架,门窗框架由高熵合金型材制作而成,其中:
高熵合金型材按质量百分比计包括以下成分:
Al:4%,Co:19%,Cr:20%,Cu:20.27%,Fe:17%,Ni:18%,C:0.3%,Ti:0.6%,B:0.75%,以及稀土元素:0.08%;
稀土元素由Ce、Nd、Gd、Pr、Dy、Yb、La、Sm组成,按重量百分比计各组分为: Nd:15%,Gd:
7%,Pr:12%, Yb:5%,La:15,Dy:8%,Sm:18%,Ce:20%,以上各组分之和为100%;
高熵合金型材的制备方法具体如下:
(1)先用机械方法去除Al、Co、Cr、Cu、Fe、Ni、Ti及B表面的氧化皮,并用超声波清洗,然后将Al、Co、Cr、、Fe、Ni、Ti、B 、稀土元素及部分Cu原料混合,然后将混合的运料送至电弧炉中;
(2)对电弧炉工作腔进行抽真空5×10-4Pa,并通入氩气作为保护气体,在500℃下进行合金化熔炼,边熔炼边搅拌,搅拌20min,熔炼30min,静置后得到合金液,自然冷却后得到合金锭,通过机械手将合金锭翻转,按照同样的方法反复熔炼两次,停止熔炼获得母合金锭,随电弧炉冷却至室温然后取出;
(3)将Ti粉和C粉及剩余的Cu粉按照质量比2:1:10的比例混合,冷压成预制块,然后将预制块及上述步骤中制备好的母合金锭置于中频感应悬浮炉水冷铜坩埚内,抽真空至6×
10-4Pa,并通入氩气保护,缓慢增加功率至30KW,使预制块首先发生放热化学反应,生成Cu基TiC增强复合材料后,继续提高功率至110KW,熔炼制得高熵合金型材。
[0014] 实施例3本实施例提供一种户外建筑用高强度耐磨高熵合金门窗,包括门窗框架,门窗框架由高熵合金型材制作而成,其中:
高熵合金型材按质量百分比计包括以下成分:
Al:9.23%,Co:15%,Cr:14%,Cu:25%,Fe:20%,Ni:15%,C:0.4%,Ti:0.7%,B:0.6%,以及稀土元素:0.07%;
稀土元素由Ce、Nd、Gd、Pr、Dy、Yb、La、Sm组成,按重量百分比计各组分为: Nd:18%,Gd:
14%,Pr:8%, Yb:3%,La:15%,Dy:9%,Sm:14%,Ce:19%,以上各组分之和为100%;
高熵合金型材的制备方法具体如下:
(1)先用机械方法去除Al、Co、Cr、Cu、Fe、Ni、Ti及B表面的氧化皮,并用超声波清洗,然后将Al、Co、Cr、、Fe、Ni、Ti、B 、稀土元素及部分Cu原料混合,然后将混合的运料送至电弧炉中;
(2)对电弧炉工作腔进行抽真空4×10-4Pa,并通入氩气作为保护气体,在8000℃下进行合金化熔炼,边熔炼边搅拌,搅拌15min,熔炼15min,静置后得到合金液,自然冷却后得到合金锭,通过机械手将合金锭翻转,按照同样的方法反复熔炼两次,停止熔炼获得母合金锭,随电弧炉冷却至室温然后取出;
(3)将Ti粉和C粉及剩余的Cu粉按照质量比2:1:10的比例混合,冷压成预制块,然后将预制块及上述步骤中制备好的母合金锭置于中频感应悬浮炉水冷铜坩埚内,抽真空至5×
10-4Pa,并通入氩气保护,缓慢增加功率至35KW,使预制块首先发生放热化学反应,生成Cu基TiC增强复合材料后,继续提高功率至105KW,熔炼制得高熵合金型材。
[0015] 实施例4本实施例提供上述实施例1-3中户外建筑用高强度耐磨高熵合金门窗中门窗框架的具体制备方法如下:
(1)将高熵合金型材放置在石墨坩埚内,然后将装有高熵合金型材的石墨坩埚放入预热好的熔炼炉中,同时通入SF6和CO2混合保护气体,在800-1000℃下熔炼,待完全熔化后,搅
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