一種耐低溫泵閥用合金材料及其製備方法與流程
2023-06-28 14:02:21
本發明涉及合金技術領域，具體是一種耐低溫泵閥用合金材料及其製備方法。
背景技術：
泵閥是泵和閥門的統稱。泵和閥常常聯繫在一起的原因是使用場合。就是說有泵的地方一般都有閥門，有的地方往往需要泵。它們都用於液體輸送的地方。當然，閥門還用於氣體。泵閥工作的環境多樣，惡劣，對材質的要求很高，目前泵閥用的合金鋼有多種多樣，技術有很大進步，耐磨性、硬度、防鏽性能、耐腐蝕性能等均有提高。但是在特殊場合還不能滿足生產的要求，還需要進一步改進，特別是在輸送液氫(20k)、液氧(90k)的過程中，對泵閥的耐低溫性能要求很高，然而現有市場上的泵閥低溫下容易發生脆化現象，其強度、塑性、韌性等力學性能急劇降低，限制了其使用範圍。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種耐低溫泵閥用合金材料及其製備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種耐低溫泵閥用合金材料，由以下按照質量百分比的成分組成：鋱0.03-0.07%、鈮0.1-0.5%、鋯3.5-4.2%、硼1.1-1.9%、矽4.3-5.1%、鎂11.6-12.4%，餘量為鋁。
作為本發明進一步的方案：所述耐低溫泵閥用合金材料，由以下按照質量百分比的成分組成：鋱0.04-0.06%、鈮0.2-0.4%、鋯3.7-4.0%、硼1.3-1.7%、矽4.5-4.9%、鎂11.8-12.2%，餘量為鋁。
作為本發明進一步的方案：所述耐低溫泵閥用合金材料，由以下按照質量百分比的成分組成：鋱0.05%、鈮0.3%、鋯3.8%、硼1.5%、矽4.7%、鎂12.0%，餘量為鋁。
一種耐低溫泵閥用合金材料的製備方法，包括以下步驟：
1）將硼、矽、鎂、鋁放入真空熔煉爐中，抽真空至6.5×10-3pa以上，開始升溫，待溫度升至700-720℃後在該溫度下保持1.1-1.3h，繼續升溫至1080-1100℃時停止抽真空並向真空熔煉爐中充入惰性氣體至2.2×103pa，在該溫度下攪拌0.8-1h；然後繼續升溫至1220-1240℃，再充入惰性氣體至8.5×104pa，在該溫度下攪拌1-1.2h；將合金液冷卻，得到中間合金；
2）將中間合金與鋱、鈮、鋯置入真空熔煉爐中，升溫至650℃，並在該溫度下抽真空至7×10-3pa以上，然後在55-60min的時間中升溫至900-920℃，並在該溫度下保溫0.5-0.6h，然後每分鐘上升1℃，升溫至1000℃，再該溫度下保溫0.5-0.8h，然後每2min升溫1℃，升溫至1350℃，靜置1-1.2h；然後再在30min的時間裡降溫至980℃，並在該溫度下保溫2.2-2.5h，再降溫至700℃，並在該溫度下保溫3-3.3h，然後降溫至500℃，並並在該溫度下保溫8-10h降溫即得。
作為本發明進一步的方案：步驟1）中，溫度升至710℃後在該溫度下保持1.2h。
作為本發明進一步的方案：步驟1）中，升溫至1090℃時停止抽真空。
作為本發明進一步的方案：步驟2）中，靜置1.1h。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
本發明製得的合金具有優異的耐低溫性能，在20k低溫環境下仍保持較高的強度、塑性和韌性，不易發生冷脆低溫轉變，抗疲勞性強，經久耐用，可用於製造泵閥等，使其極適於應用極寒地區工作使用。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
實施例1
本發明實施例中，一種耐低溫泵閥用合金材料，由以下按照質量百分比的成分組成：鋱0.03%、鈮0.1%、鋯3.5%、硼1.1%、矽4.3%、鎂11.6%，餘量為鋁。將硼、矽、鎂、鋁放入真空熔煉爐中，抽真空至6.5×10-3pa以上，開始升溫，待溫度升至700℃後在該溫度下保持1.1h，繼續升溫至1080℃時停止抽真空並向真空熔煉爐中充入惰性氣體至2.2×103pa，在該溫度下攪拌0.8h；然後繼續升溫至1220℃，再充入惰性氣體至8.5×104pa，在該溫度下攪拌1h；將合金液冷卻，得到中間合金。將中間合金與鋱、鈮、鋯置入真空熔煉爐中，升溫至650℃，並在該溫度下抽真空至7×10-3pa以上，然後在55min的時間中升溫至900℃，並在該溫度下保溫0.5h，然後每分鐘上升1℃，升溫至1000℃，再該溫度下保溫0.5h，然後每2min升溫1℃，升溫至1350℃，靜置1h；然後再在30min的時間裡降溫至980℃，並在該溫度下保溫2.2h，再降溫至700℃，並在該溫度下保溫3h，然後降溫至500℃，並並在該溫度下保溫8h降溫即得。
經檢驗，所得合金在20k溫度下的力學性能為：抗拉強度430mpa，屈服強度340mpa，伸長率12.8%。
實施例2
本發明實施例中，一種耐低溫泵閥用合金材料，由以下按照質量百分比的成分組成：鋱0.07%、鈮0.5%、鋯4.2%、硼1.9%、矽5.1%、鎂12.4%，餘量為鋁。
將硼、矽、鎂、鋁放入真空熔煉爐中，抽真空至6.5×10-3pa以上，開始升溫，待溫度升至720℃後在該溫度下保持1.3h，繼續升溫至1100℃時停止抽真空並向真空熔煉爐中充入惰性氣體至2.2×103pa，在該溫度下攪拌1h；然後繼續升溫至1240℃，再充入惰性氣體至8.5×104pa，在該溫度下攪拌1.2h；將合金液冷卻，得到中間合金。將中間合金與鋱、鈮、鋯置入真空熔煉爐中，升溫至650℃，並在該溫度下抽真空至7×10-3pa以上，然後在60min的時間中升溫至920℃，並在該溫度下保溫0.6h，然後每分鐘上升1℃，升溫至1000℃，再該溫度下保溫0.8h，然後每2min升溫1℃，升溫至1350℃，靜置1.2h；然後再在30min的時間裡降溫至980℃，並在該溫度下保溫2.5h，再降溫至700℃，並在該溫度下保溫3.3h，然後降溫至500℃，並並在該溫度下保溫10h降溫即得。
經檢驗，所得合金在20k溫度下的力學性能為：抗拉強度434mpa，屈服強度343mpa，伸長率12.9%。
實施例3
本發明實施例中，一種耐低溫泵閥用合金材料，由以下按照質量百分比的成分組成：鋱0.04%、鈮0.2%、鋯3.7%、硼1.3%、矽4.5%、鎂11.8%，餘量為鋁。
將硼、矽、鎂、鋁放入真空熔煉爐中，抽真空至6.5×10-3pa以上，開始升溫，待溫度升至710℃後在該溫度下保持1.2h，繼續升溫至1090℃時停止抽真空並向真空熔煉爐中充入惰性氣體至2.2×103pa，在該溫度下攪拌0.9h；然後繼續升溫至1230℃，再充入惰性氣體至8.5×104pa，在該溫度下攪拌1.1h；將合金液冷卻，得到中間合金。將中間合金與鋱、鈮、鋯置入真空熔煉爐中，升溫至650℃，並在該溫度下抽真空至7×10-3pa以上，然後在58min的時間中升溫至910℃，並在該溫度下保溫0.55h，然後每分鐘上升1℃，升溫至1000℃，再該溫度下保溫0.6h，然後每2min升溫1℃，升溫至1350℃，靜置1.1h；然後再在30min的時間裡降溫至980℃，並在該溫度下保溫2.4h，再降溫至700℃，並在該溫度下保溫3.1h，然後降溫至500℃，並並在該溫度下保溫9h降溫即得。
經檢驗，所得合金在20k溫度下的力學性能為：抗拉強度442mpa，屈服強度355mpa，伸長率13.1%。
實施例4
本發明實施例中，一種耐低溫泵閥用合金材料，由以下按照質量百分比的成分組成：鋱0.06%、鈮0.4%、鋯4.0%、硼1.7%、矽4.9%、鎂12.2%，餘量為鋁。
將硼、矽、鎂、鋁放入真空熔煉爐中，抽真空至6.5×10-3pa以上，開始升溫，待溫度升至710℃後在該溫度下保持1.2h，繼續升溫至1090℃時停止抽真空並向真空熔煉爐中充入惰性氣體至2.2×103pa，在該溫度下攪拌0.9h；然後繼續升溫至1230℃，再充入惰性氣體至8.5×104pa，在該溫度下攪拌1.1h；將合金液冷卻，得到中間合金。將中間合金與鋱、鈮、鋯置入真空熔煉爐中，升溫至650℃，並在該溫度下抽真空至7×10-3pa以上，然後在58min的時間中升溫至910℃，並在該溫度下保溫0.55h，然後每分鐘上升1℃，升溫至1000℃，再該溫度下保溫0.6h，然後每2min升溫1℃，升溫至1350℃，靜置1.1h；然後再在30min的時間裡降溫至980℃，並在該溫度下保溫2.4h，再降溫至700℃，並在該溫度下保溫3.1h，然後降溫至500℃，並並在該溫度下保溫9h降溫即得。
經檢驗，所得合金在20k溫度下的力學性能為：抗拉強度446mpa，屈服強度359mpa，伸長率13.2%。
實施例5
本發明實施例中，一種耐低溫泵閥用合金材料，由以下按照質量百分比的成分組成：鋱0.05%、鈮0.3%、鋯3.8%、硼1.5%、矽4.7%、鎂12.0%，餘量為鋁。
將硼、矽、鎂、鋁放入真空熔煉爐中，抽真空至6.5×10-3pa以上，開始升溫，待溫度升至710℃後在該溫度下保持1.2h，繼續升溫至1090℃時停止抽真空並向真空熔煉爐中充入惰性氣體至2.2×103pa，在該溫度下攪拌0.9h；然後繼續升溫至1230℃，再充入惰性氣體至8.5×104pa，在該溫度下攪拌1.1h；將合金液冷卻，得到中間合金。將中間合金與鋱、鈮、鋯置入真空熔煉爐中，升溫至650℃，並在該溫度下抽真空至7×10-3pa以上，然後在58min的時間中升溫至910℃，並在該溫度下保溫0.55h，然後每分鐘上升1℃，升溫至1000℃，再該溫度下保溫0.6h，然後每2min升溫1℃，升溫至1350℃，靜置1.1h；然後再在30min的時間裡降溫至980℃，並在該溫度下保溫2.4h，再降溫至700℃，並在該溫度下保溫3.1h，然後降溫至500℃，並並在該溫度下保溫9h降溫即得。
經檢驗，所得合金在20k溫度下的力學性能為：抗拉強度458mpa，屈服強度365mpa，伸長率13.3%。
對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。
此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。