[发明专利]一种锆钛镍合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，特别涉及一种合金及其制备方法。

背景技术

锆合金具有中子吸收截面积小，耐腐蚀等物理化学性能，在核工业及化工领域的醋酸工业中具有重要的应用。鉴于其物理化学性质，锆合金在结构材料领域也具有巨大的应用潜力。但现有锆合金牌号主要针对核工业和化工工业应用，如果作为结构材料使用其强度等力学性能不能很好的满足要求，需要进行有效的强韧化，其中合金化是一种重要的强韧化手段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方法简便、容易操作、能够提高晶体强度和硬度的锆钛镍合金及其制备方法。本发明主要是以锆钛合金体系为基体，通过加入一定量的镍，制备出不同化学成分的新型锆钛镍合金。

本发明的锆钛镍合金化学成分质量百分比为：锆47-50.5，钛47-50.5，镍的0.5-5.5，余量为不可避免的杂质。

上述锆钛镍合金的制备方法：

(1)预处理：对原材料进行打磨并用超声波清洗，吹干；

(2)铸锭：将步骤(1)的原材料混合后放入非自耗真空电弧熔炼炉中熔炼6遍，真空度为5.0×10^-3Pa，钨极引弧后，熔炼电极电流保持在190-220A，每次熔炼时间为3min，每次熔炼完成之后，等待铸锭冷却至室温，再进行下一次的熔炼，反复熔炼6次以保证得到成分均匀的锆钛镍合金锭。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、制备方法简便易操作。

2、加入镍元素，细化了晶粒，提高了晶体强度和硬度，其断裂强度为1691-1900MPa，伸长率为2.6-19.0％，维氏硬度为312-370HV。

附图说明

图1是本发明实施例1-3熔炼合金铸态X射线衍射图；

图2是本发明实施例1熔炼合金铸态200倍的金相图；

图3是本发明实施例2熔炼合金铸态200倍的金相图；

图4是本发明实施例3熔炼合金铸态200倍的金相图；

图5是本发明实施例1-3熔炼合金铸态压缩应力-应变曲线图。

具体实施方式：

实施例1

取纯锆丝29.7g、纯钛丝29.7g、纯镍丝0.6g，置于非自耗真空电弧熔炼炉中反复熔炼6遍，每次的熔炼时间3分钟，熔炼电极电流保持在190-220A，每次熔炼完成之后，等待铸锭冷却至室温，再进行下一次的熔炼，得到成分均匀的锆钛镍合金铸锭。将熔炼好的合金铸锭在熔炼炉中冷却10分钟后取出。如图1所示，可以知道制备的锆钛镍合金的相组成为α相和微量C14相。如图2所示，可以看出制备的锆钛镍合金的微观组织是由片状的α相组成。如图5所示，说明制备的锆钛镍合金有良好的断裂强度和较高的塑性。

在线切割机上将熔炼好的锆钛镍合金铸锭加工成高径比为2:1的标准压缩样，用水砂纸沿径向将压缩棒上的氧化皮磨掉，压缩棒两端同样磨去氧化皮，在instron5982力学性能测试机上测试其压缩力学性能，压缩速度为：0.18mm/min。并用引伸计全程跟踪测量试样在压缩过程中的长度变化。具体实验数据见表1。

实施例2

取纯锆丝29.1g、纯钛丝29.1g、纯镍丝1.8g，置于非自耗真空电弧熔炼炉中反复熔炼6遍，每次的熔炼时间3分钟，熔炼电极电流保持在190-220A，每次熔炼完成之后，等待铸锭冷却至室温，再进行下一次的熔炼，得到成分均匀的锆钛镍合金铸锭。将熔炼好的合金铸锭在熔炼炉中冷却10分钟后取出。如图1所示，可以知道制备的锆钛镍合金含有α相和微量C14相。如图3所示，可以看出合金的微观组织是由片状的α相组成，但α片层的宽度相比实例1制备的锆钛镍合金减小了，说明镍的增加会使锆钛镍合金的α片层的宽度减小。如图5所示，说明制备的锆钛镍合金有较好的强度和塑性。

在线切割机上将熔炼好的锆钛镍合金铸锭加工成高径比为2:1的标准压缩样，用水砂纸沿径向将压缩棒上的氧化皮磨掉，压缩棒两端同样磨去氧化皮，在instron5982力学性能测试机上测试其压缩力学性能，压缩速度为：0.18mm/min。并用引伸计全程跟踪测量试样在压缩过程中的长度变化。具体实验数据见表1。

实施例3