专利汇可以提供一种镍铝钒合金的制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种镍 铝 钒 合金 的制备方法,它是在镍 铝合金 的 基础 上添加金属元素钒,制得耐高温的镍铝钒合金,以大幅度提高合金的 力 学性能、硬度、强度、韧性、塑性,采用精确的原料配比,精选化学物质,预切割 粉碎 ,清洁熔炼炉、熔炼 坩埚 、浇铸模具, 抽取 真空 ,输入氩气,吹氩搅拌, 水 循环 冷却,高温熔炼,浇铸,制备镍铝钒 合金锭 ,精整 铸锭 表面,高温、真空、氩气保护下时效处理,最终制得镍铝钒合金产品,其熔炼 温度 为1900℃,时效温度750℃,时效时间1100h,制备的镍铝钒合金力学性能稳定,耐高温熔点可达1394℃,硬度可达HV590, 屈服强度 可达910MPa, 抗拉强度 可达1102MPa,拉伸率可提高50%,冲击韧性可提高43%。,下面是一种镍铝钒合金的制备方法专利的具体信息内容。
1.一种镍铝钒合金的制备方法,其特征在于:制备使用的化学物质原料及辅 助材料为镍、铝、钒、丙酮、去离子水、氩气、氮化硼、砂粒,其用量如下:以 克、毫升、厘米3为计量单位
镍:Ni 1220g±1g
铝:Al 75g±1g
钒:V 210g±1g
丙酮:CH3COCH3 800ml±10ml
去离子水:H2O 2000ml±10ml
氩气:Ar 1000000cm3±1000cm3
氮化硼:BN 40g±1g
砂粒:5000g
制备方法如下:
(1)精选化学物质原料
对所需的化学物质原料进行精选,并进行纯度控制:
镍:板材 99.99%
铝:板材 99.98%
钒:颗粒 99.99%
丙酮:液体 99.95%
去离子水:液体 99.99%
氩气:气体 99.95%
氮化硼:粉粒 99.5%
砂粒:细度 200目
(2)原材料预加工
①镍:板材切割成100×20×5mm条形块状
②铝:板材切割成100×20×5mm条形块状
③钒:粉碎、过筛,反复进行,颗粒直径≤φ6mm;
(3)清洁真空熔炼炉
①打开真空熔炼炉顶盖,用吸尘器抽吸炉内灰尘及有害物质,时间5min;
②用去离子水500ml刷洗炉体、炉盖内壁,使其洁净;
③用丙酮200ml,刷洗、擦洗炉口、炉盖口,使其洁净;
④晾干炉体、炉盖内壁、炉口、炉盖口,使真空熔炼炉处于洁净状态;
(4)清洁熔炼坩埚
①用金属铲清理熔炼坩埚内外壁疤痕及杂质;
②用吸尘器抽吸坩埚内外壁灰尘;
③用丙酮200ml清洗坩埚内壁,使其洁净;
④晾干坩埚;
(5)清洁浇铸模具、预热、涂覆脱模剂
①对浇铸使用的合金工具钢模具要清理型腔,用金属刷、铲剔除残留物及有 害物质;
②用去离子水刷洗模具型腔及外部,使之洁净,然后晾干;
③配置脱模剂:氮化硼40g+去离子水100ml,成液态糊状;
④将模具整体放入烘干箱中进行预热,预热温度200℃±5℃,时间 30min±2min;
⑤涂覆脱模剂,在模具型腔内,用金属刷均匀刷涂脱模剂,脱模剂厚度 0.05mm,晾干备用;
(6)置放合金原料
将条形块状的镍1220g±1g、铝75g±1g竖直放入坩埚内,颗粒状钒210g±1g 填充在空隙中,密实布置;
(7)置放浇铸模具
将预热并涂覆了脱模剂氮化硼的浇铸模具置于熔炼坩埚的右侧部下方,利于 浇铸的位置;
(8)接通上下氩气管
①接通炉体上部的氩气输气管;
②接通坩埚底部的氩气底吹管;
(9)熔炼炉抽取真空
①将熔炼炉盖盖到炉体上,并密封;
②开启机械旋片泵、罗茨泵,抽出炉内空气,时间20min±2min;
③开启扩散泵,抽取炉内真空,时间80min±2min,使炉腔内真空度 ≤4×10-3Pa;
(10)向炉内输入保护气体-氩气
打开炉体上部氩气管,向炉腔内输入氩气,输入速度50000cm3/min,输入 时间10min±1min,使炉腔内处于氩气气氛中;
氩气输入后,炉腔内气压持续保持在0.5×105Pa;
(11)开启熔炼炉外部的水循环冷却机构,进行炉体冷却;
(12)熔炼、浇铸镍铝钒合金
①开启熔炼坩埚加热器,使熔炼坩埚内温度由20℃±3℃开始升温,升温速 度30℃/min,升温至1900℃±5℃,升温时间60min±2min;
②镍铝钒原料熔化后,开启坩埚底部输氩管,吹入氩气,吹入速度 5000cm3/min,并形成氩气气流,推动坩埚内合金元素镍+铝+钒熔液形成搅拌 流,持续吹入氩气时间10min±1min,使合金元素混合熔解均匀;
③合金元素在吹氩熔炼过程中将进行合金化反应,反应式如下:
3Ni+Al+V+Ar2 1900℃±5℃10min±1min Ni3AlV+Ar2↑
式中:
Ni3AlV:镍铝钒合金;
④坩埚内的合金熔液熔炼后,调整功率,使之降温,降至1500℃±5℃时, 在该温度下恒温、保温,静置10min±1min;
⑤在熔炼炉腔内,在氩气气氛中,将盛有镍铝钒合金熔液的坩埚对准右下侧 部的浇铸模具,将合金熔液浇入模具内腔,浇满后停止;
⑥关闭坩埚加热器,关闭底部吹氩管,在氩气气氛中,在真空状态下,浇铸 后的模具随炉冷却至300℃±5℃,时间60min±1min;
(13)出炉冷却
①关闭上部充氩管、真空扩散泵,打开熔炼炉盖,取出浇铸模具;
②将装有铸锭的浇铸模具置于干燥的细砂粒中,在自然环境中冷却至 20℃±3℃;
(14)脱模取锭并清理精整
①取出铸锭,用刷、铲、砂布清理铸锭疤痕;
②用车床精车铸锭外圆及端面,成镍铝钒合金产品φ60×60mm;
③用400、600粒度砂纸抛光合金产品表面,使表面粗糙度为Ra0.16-0.32μm;
(15)高温时效处理
将精整的镍铝钒合金产品进行高温时效处理;
①将φ60×60mm的镍铝钒合金产品置于高温时效炉中的工件台上;
②关闭高温时效炉,使其密封;
开启真空泵,抽取时效炉内空气,真空度为1×10-3Pa;
③接通氩气管,输入氩气,输入速度3000cm3/min±100cm3/min,使炉内压强 持续保持在1×10-1Pa;
④开启高温时效炉加热器,温度由20℃±3℃升温至750℃±3℃,升温速度 25℃/min,升温时间30min;
⑤当温度升至750℃±3℃时,停止升温,在此温度恒温、保温,在氩气气氛 中、在真空状态下,时效1100h±1h,时效后为镍铝钒合金成品;
(16)自然冷却
将高温时效处理的镍铝钒合金成品置于洁净的自然环境中冷却至 20℃±3℃;
(17)检测、分析、化验
对高温时效处理的镍铝钒合金成品进行检测、化验、分析,检测其成分、色 泽、机械物理性能;
①用光谱仪进行化学成分分析:
镍∶铝∶钒=75.12∶9.86∶15.02;
②用透射电子显微镜进行金相组织晶粒状态分析;
③用万能试验机进行机械性能分析:
硬度:HV590
抗拉强度:1102MPa
屈服强度:910MPa
冲击韧性:30J/cm2
拉伸率:25%
(18)储存包装
将制备的镍铝钒合金成品要用软质材料包装,置于洁净环境,要防水、防潮、 防氧化、防酸碱腐蚀,储存温度20℃±3℃,相对湿度≤20%。
2.根据权利要求1所述的一种镍铝钒合金的制备方法,其特征在于:所述的 真空熔炼炉呈圆形密闭式罐状,在炉体(7)内中间位置设有熔炼坩埚(14),熔 炼坩埚(14)外部由感应线圈(15)环绕,坩埚(14)下部联接吹氩口(19), 吹氩口(19)联接吹氩管(20)、吹氩阀(21)、氩气瓶(24),坩埚(14)右侧 下部设有浇铸模具(16),浇铸模具上部设有浇铸口(17),炉体(7)上部为炉 盖(11),炉盖(11)上中间位置设有加料器(8)、测温器(9),并深入坩埚(14) 内上部,炉盖(11)右上部设有观察窗(10)、气孔(18),炉盖(11)左上部设 有氩气口(29),并联接氩气管(22)、氩气阀(23)、氩气瓶(24),炉体(7) 的中上部由水循环冷凝管(12)环绕,炉体(7)的左侧中部设有除尘过滤器(6), 在炉体(7)与炉盖(11)密封后形成的炉腔(28)内为氩气(25),坩埚(14) 内为镍铝钒合金熔液(26),浇铸模具(16)内为镍铝钒合金锭(27)。
3.根据权利要求1所述的一种镍铝钒合金的制备方法,其特征在于:所述 的镍铝钒合金产品的化学成分比为:镍∶铝∶钒=75.12∶9.86∶15.02。
4.根据权利要求1所述的一种镍铝钒合金的制备方法,其特征在于:所述 的镍铝钒合金的熔炼温度为1900℃±5℃,熔炼时间为10min±1min,恒温、保温, 静置温度为1500℃±5℃,时间为10min±1min,在真空状态、氩气保护、氩气吹 动、水循环冷却下完成,真空度持续保持在0.5×105Pa。
5.根据权利要求1所述的一种镍铝钒合金的制备方法,其特征在于:所述 的镍铝钒合金的时效温度为750℃±3℃,时效时间为1100h±1h,真空状态、氩气 保护下进行,真空度持续保持在1×10-1Pa。
本发明涉及一种镍铝钒合金的制备方法,属金属材料合金的熔炼及制备方法 的技术领域。
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