一種高強(qiáng)度鋯合金及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】 [0001] 本發(fā)明屬于材料，特別設(shè)及一種高強(qiáng)度錯(cuò)基合金。
【背景技術(shù)】 [0002] 錯(cuò)在地殼中的存量非常豐富，按豐度，超過了儀，銅，錫，鉆等，并且其價(jià) 格與金屬鐵的價(jià)格接近。金屬錯(cuò)本身還具有低的熱中子吸收截面積（只有1.8Xl(T 29m2,僅 次于被和儀），良好的抗福照性能，優(yōu)異的耐腐蝕等特性。目前的錯(cuò)合金主要應(yīng)用在核工業(yè) 中，而該領(lǐng)域主要側(cè)重其良好的理化特性，對(duì)其力學(xué)性能要求不高。作為結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用的錯(cuò) 合金，通常要求其應(yīng)該具有更高的強(qiáng)度，來滿足工程結(jié)構(gòu)對(duì)材料力學(xué)性能的需要，W拓展其 應(yīng)用范圍。傳統(tǒng)的錯(cuò)合金的室溫抗拉強(qiáng)度一般在300MPa~eOOMPa，不適合作為結(jié)構(gòu)材料使 用。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種成本低、強(qiáng)度高和塑性好的能獲得等軸狀組 織的高強(qiáng)度錯(cuò)基合金及其制備方法。
[0004] 本發(fā)明的錯(cuò)基合金的化學(xué)成分原子百分比為:Al:6.0~12.0、Cr: 1.5~2.0，余量 為Zr和不可避免的雜質(zhì)。
[0005] 上述錯(cuò)基合金的制備方法：
[0006] (1)鑄錠:將上述錯(cuò)、侶和銘原材料清洗干凈，放入真空非自耗電弧烙煉爐中，將爐 腔內(nèi)的真空度抽到1 X ICT2Pa,充入高純氣氣作為保護(hù)氣氛后開始常規(guī)烙煉，烙煉過程中，要 翻轉(zhuǎn)鑄錠六遍W確保獲得的合金鑄錠成分均勻；
[0007] (2)社制:對(duì)步驟(1)的合金鑄錠進(jìn)行社制，社制溫度為850~900°C，采用多道次變 形，每次壓下量為2mm，合金的最終變形量達(dá)到60%，每道次變形之間，在原社制溫度下保溫 5分鐘，最終社制厚度為5mm。最后一次變形后，將合金板放在馬弗爐中，在原相應(yīng)的社制溫 度下保溫1分鐘，然后取出迅速浸入室溫水中，待冷卻后取出，將合金板的表層氧化皮打磨 干凈，制得高強(qiáng)度錯(cuò)基合金。
[000引利用線切割切出厚度為2mm的拉伸樣，每個(gè)樣品至少切出3個(gè)拉伸樣，確保數(shù)據(jù)的 可重復(fù)性，采用室溫單軸拉伸實(shí)驗(yàn)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試儀器型號(hào)為Instron5982的萬能材料試驗(yàn) 機(jī)(生產(chǎn)商：英斯特朗，美國），全程用引伸計(jì)監(jiān)測(cè)試樣的拉伸位移，拉伸速率設(shè)定為5X1(T 3s^i。本發(fā)明錯(cuò)基合金的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果為：屈服強(qiáng)度:930~1270MPa，抗拉強(qiáng)度：1190~ 1430MPa，延伸率:6% ~13%。
[0009] 本發(fā)明于需要技術(shù)相比具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0010] 1、本發(fā)明的錯(cuò)基合金成本低、強(qiáng)度高和塑性好。
[0011] 2、本發(fā)明的錯(cuò)合金通過社制變形不經(jīng)后續(xù)熱處理即可獲得等軸晶組織，同時(shí)提高 錯(cuò)合金的強(qiáng)度和塑性，其抗拉強(qiáng)度在1190MPa~1430MPa，比傳統(tǒng)錯(cuò)合金的室溫抗拉強(qiáng)度提 高了一倍多。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制得的錯(cuò)基合金的掃描電鏡圖。
[OOK]圖視本發(fā)明實(shí)施例2制得的錯(cuò)基合金的掃描電鏡圖。
[0014]圖3是本發(fā)明實(shí)施例3制得的錯(cuò)基合金的掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】 [001引實(shí)施例1
[0016] 取工業(yè)級(jí)海綿錯(cuò)、純侶、純銘清洗干凈后，按照合金成分化92.2Cri.8Al6(原子百分 比）配料，放入非自耗真空電弧烙煉爐中，將爐腔內(nèi)的真空度抽到IX ICT2Pa,充入高純氣氣 作為保護(hù)氣氛后開始烙煉，烙煉過程中，要翻轉(zhuǎn)鑄錠六遍W確保獲得的合金鑄錠成分均勻； 然后對(duì)合金鑄錠進(jìn)行社制，社制溫度為870°C，采用多道次變形，每次壓下量為2mm，合金的 最終變形量達(dá)到60%，鑄錠每道次變形之間在870°C保溫5分鐘，最終厚度為5mm，最后一次 變形后，將合金板放在馬弗爐中，在870°C繼續(xù)保溫1分鐘，然后取出，迅速浸入水中（室溫）， 待冷卻后取出，對(duì)合金板的表層氧化皮打磨干凈，制得高強(qiáng)度錯(cuò)基合金。
[0017] 如圖1所示，制得的高強(qiáng)度錯(cuò)基合金得到的組織為雙態(tài)組織，由板條和等軸晶組 成，合金中板條的存在致使合金此時(shí)的抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值。
[0018] 利用線切割切出厚度為2mm的拉伸樣，并測(cè)其力學(xué)性能，測(cè)試結(jié)果如表1所示。
[0019] 實(shí)施例2
[0020] 取工業(yè)級(jí)海綿錯(cuò)、純侶、純銘清洗干凈后，按照合金成分ZrssCnAM原子百分比） 配料，放入非自耗真空電弧烙煉爐中，將爐腔內(nèi)的真空度抽到IX ICT2Pa,充入高純氣氣作為 保護(hù)氣氛后開始烙煉，烙煉過程中，要翻轉(zhuǎn)鑄錠六遍W確保獲得的合金鑄錠成分均勻;然后 對(duì)合金鑄錠進(jìn)行社制，社制溫度為850°C，采用多道次變形，每次壓下量為2mm，合金的最終 變形量達(dá)到60%，鑄錠每道次變形之間在850°C保溫5分鐘，最終厚度為5mm，最后一次變形 后，將合金板放入馬弗爐中，在85(TC繼續(xù)保溫1分鐘，然后取出，迅速浸入水中（室溫），待冷 卻后取出，對(duì)合金板的表層氧化皮打磨干凈后，制得高強(qiáng)度錯(cuò)基合金。
[0021] 如圖2所示，制得的高強(qiáng)度錯(cuò)基合金組織為等軸狀組織，較實(shí)施例1的雙態(tài)組織，合 金的延伸率提升了一倍。
[0022] 利用線切割切出厚度為2mm的拉伸樣，并測(cè)其力學(xué)性能，測(cè)試結(jié)果如表1所示。
[0023] 實(shí)施例3
[0024] 取工業(yè)級(jí)海綿錯(cuò)、純侶、純銘清洗干凈后按照合金成分Zr86.5Cri.5Ali2(原子百分 比）配料，放入非自耗真空電弧烙煉爐中，將爐腔內(nèi)的真空度抽到IX ICT2Pa,充入高純氣氣 作為保護(hù)氣氛后開始烙煉，烙煉過程中，要翻轉(zhuǎn)鑄錠六遍W確保獲得的合金鑄錠成分均勻； 然后對(duì)合金鑄錠進(jìn)行社制，社制溫度為900°C，采用多道次變形，每次壓下量為2mm，合金的 最終變形量達(dá)到60%，鑄錠每道次變形之間在900°C保溫5分鐘，最終厚度為5mm，最后一次 變形后，將合金板放入馬弗爐中，在900°C繼續(xù)保溫1分鐘，然后取出，迅速浸入水中（室溫）， 待冷卻后取出，將合金板的表層氧化皮打磨干凈，制得高強(qiáng)度錯(cuò)基合金。
[0025] 如圖3所示，制得的高強(qiáng)度錯(cuò)基合金的組織為等軸組織，可W很大程度上提高合金 的延伸率。
[0026] 利用線切割切出厚度為2mm的拉伸樣，并測(cè)其力學(xué)性能，測(cè)試結(jié)果如表1所示。
[0027] 表1:實(shí)施例1、2、3制得的錯(cuò)基合金的力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果

【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高強(qiáng)度鋯基合金，其特征在于:它的化學(xué)成分原子百分比為:A1:6.0~12.0、Cr: 1.5~2.0,余量為Zr和不可避免的雜質(zhì)。2. 權(quán)利要求1的高強(qiáng)度鋯基合金的制備方法，其特征在于： (1) 鑄錠:將上述鋯、鋁和鉻原材料清洗干凈，放入真空非自耗電弧熔煉爐中，將爐腔內(nèi) 的真空度抽到1 X l〇_2Pa，充入高純氬氣作為保護(hù)氣氛后開始常規(guī)熔煉，熔煉過程中，要翻轉(zhuǎn) 鑄錠六遍以確保獲得的合金鑄錠成分均勻； (2) 乳制:對(duì)步驟（1)的合金鑄錠進(jìn)行乳制，乳制溫度為850~900°C，采用多道次變形， 每次壓下量為2mm，合金的最終變形量達(dá)到60%，每道次變形之間，在原乳制溫度下保溫5分 鐘，最終乳制厚度為5mm，最后一次變形后，將合金板放在馬弗爐中，在原相應(yīng)的乳制溫度下 保溫1分鐘，然后取出迅速浸入室溫水中，待冷卻后取出，即可制得具有等軸狀組織的高強(qiáng) 度鋯基合金。
【專利摘要】一種高強(qiáng)度鋯基合金，它的化學(xué)成分原子百分比為：Al：6.0～12.0、Cr：1.5～2.0，余量為Zr和不可避免的雜質(zhì)；上述鋯基合金的制備方法主要是將上述鋯、鋁和鉻原材料清洗干凈，放入真空非自耗電弧熔煉爐中進(jìn)行常規(guī)熔煉，然后對(duì)合金鑄錠進(jìn)行軋制，軋制溫度為850～900℃，采用多道次變形，每次壓下量為2mm，合金的最終變形量達(dá)到60％，最終軋制厚度為5mm，最后將合金板放在馬弗爐中保溫1分鐘后取出迅速浸入室溫水中，待冷卻后取出，將合金板的表層氧化皮打磨干凈，制得高強(qiáng)度鋯基合金。本發(fā)明的鋯基合金成本低、強(qiáng)度高和塑性好，其抗拉強(qiáng)度在1190MPa～1430MPa，比傳統(tǒng)鋯合金的室溫抗拉強(qiáng)度提高了一倍多。
【IPC分類】C22C16/00, C22C1/02, C22F1/18
【公開號(hào)】CN105603258
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511000330
【發(fā)明人】劉日平, 張治國, 馬明臻, 張新宇, 馮志浩, 夏超群, 張星, 劉曙光
【申請(qǐng)人】燕山大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2015年12月25日