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一種鎳基合金及其制備方法與流程

文檔序號:42300429發布日期:2025-06-27 18:42閱讀:23來源:國知局

本發明涉及合金制造領域,具體涉及一種鎳基合金及其制備方法。


背景技術:

1、monel400(unsn04400)合金是一種鎳基耐蝕合金,耐腐蝕性強,用于化工、海洋工程及高溫環境,如換熱器、海水淡化裝置、高溫氣體處理設備的泵、閥、葉輪軸、固定件和緊固件、電力和電子部件等。

2、monel400材料由于含銅量高,材料較軟,通常軋態硬度在130hb,退火態硬度只有110hb。

3、專利號為201110340579.2?的中國專利公開了一種耐腐蝕銅鋅鋁合金材料的加工工藝方法,其以銅鋅黃銅合金為基體,通過添加鋅、鋁、鎳、硅、硼、錳、稀土等元素,達到高耐磨、高耐蝕、耐高溫、加工性能良好的目的,滿足海洋開發利用行業、海水淡化換熱以及其他特殊行業用材料的要求;節約能源,降低生產成本。以銅鋅黃銅合金為基體,依次進行添加鎳、鐵、鉛、硅、錳、鋁、鋅、硼、單質稀土鑭與單質稀土鈰中的至少一種或者混合稀土,通過配料→熔鑄→鋸切→加熱→熱軋→銑面→冷粗軋→退火→成品軋制→成品退火→剪切→包裝入庫完成,如產品要求為硬態時,則不進行成品退火;能夠制成耐腐蝕銅鋅鋁合金材料板帶材,其重點在于熔鑄、加熱、熱軋;加工工藝難度小、方法簡單,省工、省時;便于推廣。

4、傳統的n04400加工工藝采用的是熱軋態直接拉拔,主要問題在于軋態材料性能不可控,軋制過程溫度的變化導致材料性能變化較大,不同批次的軋制,無法按照同一個冷拉工藝去實現合格的成品性能,同一個拉拔變形量,拉拔結果強度硬度忽高忽低,無法得到穩定的工藝。


技術實現思路

1、為了克服現有技術中含銅量較高的合金,材料較軟,通常軋態硬度在130hb,退火態硬度只有110hb,不能滿足硬化態要求的不足,本發明提供了一種含銅量較高且具有較高硬度的鎳基合金及其制備方法,具體技術方案如下:

2、本發明提供的第一技術方案為:一種鎳基合金,其組成為:cu:28.0-34.0wt%,fe≤2.5wt%,mn≤2.0wt%,c≤0.3wt%,si≤0.5wt%,s≤0.024wt%和余量的ni,該合金的硬度為226-257hb。該合金的硬度可以為226hb或230hb或235hb或240hb或245hb或250hb或255hb或257hb或任意兩值之間的范圍或子范圍。

3、進一步的,所述合金的晶粒度為7級或更細,rm≥760mpa,rp0.2≥585mpa,4d延伸率為≥12%,非金屬夾雜均小于1級。其中rm為抗拉強度;rp0.2為屈服強度。

4、本發明還提供了前述鎳基合金的制備方法,該方法的詳細步驟如下:

5、步驟1:將原料經真空感應和電渣重熔工藝得基礎棒材,后對基礎棒材進行熱軋加工成圓棒,熱軋后的圓棒尺寸≥(成品尺寸+0.5)x1.24(mm),根據材料的性能要求,反推出變形量計算得出熱軋尺寸;

6、步驟2:將步驟1得到的圓棒進行固溶退火處理,退火溫度控制在600℃~800℃,退火時間為30min~60min,后進行水冷;

7、步驟3:將步驟2得到的棒材通過模具進行冷態拉拔,采用分段冷態拉拔:第一道冷拉,將變形量控制在20%~25%,再進行第二道冷拉,變形量15%~20%,總變形量控制在33-38%。總變形量=(最初的直徑)2/(冷拉最終直徑)2。

8、優選地,還包括步驟4:對步驟3得到的棒材進行矯直,磨光。

9、進一步的,所述步驟1中原料的組成為:cu:28.0-34.0wt%,fe≤2.5wt%,mn≤2.0wt%,c≤0.3wt%,si≤0.5wt%,s≤0.024wt%和余量的ni。

10、更進一步的,所述步驟1中基礎棒材的晶粒度為4級或更細;非金屬夾雜要求:a、b、c、d分別不大于2級,a+b+c+d≤4.0。

11、本發明原理是先通過退火,消除材料的內應力,實現軟化的目的;軟化是為了能夠實現拉拔(硬態拉拔容易拉斷或者出現裂紋);并通過控制一定的拉拔變形量實現材料的最終性能。克服了現有技術中軋態材料性能不可控,軋制過程溫度的變化導致材料性能變化較大,不同批次的軋制,無法按照同一個冷拉工藝去實現合格的成品性能,同一個拉拔變形量,拉拔結果強度硬度忽高忽低,無法得到穩定的工藝。通過固溶軟化和設定合理的變形量,最終可以實現一個穩定的加工工藝。



技術特征:

1.一種鎳基合金,其特征在于,其組成為:cu:28.0-34.0wt%,fe≤2.5wt%,mn≤2.0wt%,c≤0.3wt%,si≤0.5wt%,s≤0.024wt%和余量的ni,該合金的硬度為226-247hb。

2.根據權利要求1所述的鎳基合金,其特征在于,所述合金的晶粒度為7級或更細,rm≥760mpa,rp0.2≥585mpa,4d延伸率為≥12%,非金屬夾雜均小于1級。

3.如權利要求1或2所述的鎳基合金的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:

4.根據權利要求3所述的鎳基合金的制備方法,其特征在于,還包括步驟4:對步驟3得到的棒材進行矯直,磨光。

5.根據權利要求3所述的鎳基合金的制備方法,其特征在于,所述步驟1中原料的組成為:cu:28.0-34.0wt%,fe≤2.5wt%,mn≤2.0wt%,c≤0.3wt%,si≤0.5wt%,s≤0.024wt%和余量的ni。

6.根據權利要求3所述的鎳基合金的制備方法,其特征在于,所述步驟1中基礎棒材的晶粒度為7級或更細;非金屬夾雜要求:a、b、c、d分別不大于2級,a+b+c+d≤4。


技術總結
本發明公開了一種鎳基合金N04400制備方法,其組成為:Cu:28.0?34.0wt%,Fe≤2.5wt%,Mn≤2.0wt%,C≤0.3wt%,Si≤0.5wt%,S≤0.024wt%和余量的Ni,該合金的硬度為HRC20?24(226?247HB),合金的晶粒度為7級或更細,Rm≥760MPa,Rp0.2≥585MPa,4D延伸率為≥12%,非金屬夾雜均小于1級。配合其制備工藝:先通過退火,消除材料的內應力,實現軟化的目的;軟化是為了能夠實現拉拔(硬態拉拔容易拉斷或者出現裂紋);并通過控制一定的拉拔變形量實現材料的最終性能。

技術研發人員:李鄉亮,沈海軍,魏志剛,李健,王俊云,李維堯,魯井忠
受保護的技術使用者:蘇州集萃高合材料科技有限公司
技術研發日:
技術公布日:2025/6/26
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