本發(fā)明屬于金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種合金及其制備方法。

背景技術(shù)：

鋯合金具有中子吸收截面積小，耐腐蝕等物理化學(xué)性能，在核工業(yè)及化工領(lǐng)域的醋酸工業(yè)中具有重要的應(yīng)用。鑒于其物理化學(xué)性質(zhì)，鋯合金在結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域也具有巨大的應(yīng)用潛力。但現(xiàn)有鋯合金牌號主要針對核工業(yè)和化工工業(yè)應(yīng)用，如果作為結(jié)構(gòu)材料使用其強(qiáng)度等力學(xué)性能不能很好的滿足要求，需要進(jìn)行有效的強(qiáng)韌化，其中合金化是一種重要的強(qiáng)韌化手段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種方法簡便、容易操作、能夠提高晶體強(qiáng)度和硬度的鋯鈦鎳合金及其制備方法。本發(fā)明主要是以鋯鈦合金體系為基體，通過加入一定量的鎳，制備出不同化學(xué)成分的新型鋯鈦鎳合金。

本發(fā)明的鋯鈦鎳合金化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：鋯47-50.5，鈦47-50.5，鎳的0.5-5.5，余量為不可避免的雜質(zhì)。

上述鋯鈦鎳合金的制備方法：

(1)預(yù)處理：對原材料進(jìn)行打磨并用超聲波清洗，吹干；

(2)鑄錠：將步驟(1)的原材料混合后放入非自耗真空電弧熔煉爐中熔煉6遍，真空度為5.0×10^-3pa，鎢極引弧后，熔煉電極電流保持在190-220a，每次熔煉時間為3min，每次熔煉完成之后，等待鑄錠冷卻至室溫，再進(jìn)行下一次的熔煉，反復(fù)熔煉6次以保證得到成分均勻的鋯鈦鎳合金錠。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、制備方法簡便易操作。

2、加入鎳元素，細(xì)化了晶粒，提高了晶體強(qiáng)度和硬度，其斷裂強(qiáng)度為1691-1900mpa，伸長率為2.6-19.0％，維氏硬度為312-370hv。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1-3熔煉合金鑄態(tài)x射線衍射圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1熔煉合金鑄態(tài)200倍的金相圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2熔煉合金鑄態(tài)200倍的金相圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例3熔煉合金鑄態(tài)200倍的金相圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例1-3熔煉合金鑄態(tài)壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖。

具體實(shí)施方式：

實(shí)施例1

取純鋯絲29.7g、純鈦絲29.7g、純鎳絲0.6g，置于非自耗真空電弧熔煉爐中反復(fù)熔煉6遍，每次的熔煉時間3分鐘，熔煉電極電流保持在190-220a，每次熔煉完成之后，等待鑄錠冷卻至室溫，再進(jìn)行下一次的熔煉，得到成分均勻的鋯鈦鎳合金鑄錠。將熔煉好的合金鑄錠在熔煉爐中冷卻10分鐘后取出。如圖1所示，可以知道制備的鋯鈦鎳合金的相組成為α相和微量c14相。如圖2所示，可以看出制備的鋯鈦鎳合金的微觀組織是由片狀的α相組成。如圖5所示，說明制備的鋯鈦鎳合金有良好的斷裂強(qiáng)度和較高的塑性。

在線切割機(jī)上將熔煉好的鋯鈦鎳合金鑄錠加工成高徑比為2:1的標(biāo)準(zhǔn)壓縮樣，用水砂紙沿徑向?qū)嚎s棒上的氧化皮磨掉，壓縮棒兩端同樣磨去氧化皮，在instron5982力學(xué)性能測試機(jī)上測試其壓縮力學(xué)性能，壓縮速度為：0.18mm/min。并用引伸計(jì)全程跟蹤測量試樣在壓縮過程中的長度變化。具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

實(shí)施例2

取純鋯絲29.1g、純鈦絲29.1g、純鎳絲1.8g，置于非自耗真空電弧熔煉爐中反復(fù)熔煉6遍，每次的熔煉時間3分鐘，熔煉電極電流保持在190-220a，每次熔煉完成之后，等待鑄錠冷卻至室溫，再進(jìn)行下一次的熔煉，得到成分均勻的鋯鈦鎳合金鑄錠。將熔煉好的合金鑄錠在熔煉爐中冷卻10分鐘后取出。如圖1所示，可以知道制備的鋯鈦鎳合金含有α相和微量c14相。如圖3所示，可以看出合金的微觀組織是由片狀的α相組成，但α片層的寬度相比實(shí)例1制備的鋯鈦鎳合金減小了，說明鎳的增加會使鋯鈦鎳合金的α片層的寬度減小。如圖5所示，說明制備的鋯鈦鎳合金有較好的強(qiáng)度和塑性。

在線切割機(jī)上將熔煉好的鋯鈦鎳合金鑄錠加工成高徑比為2:1的標(biāo)準(zhǔn)壓縮樣，用水砂紙沿徑向?qū)嚎s棒上的氧化皮磨掉，壓縮棒兩端同樣磨去氧化皮，在instron5982力學(xué)性能測試機(jī)上測試其壓縮力學(xué)性能，壓縮速度為：0.18mm/min。并用引伸計(jì)全程跟蹤測量試樣在壓縮過程中的長度變化。具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

實(shí)施例3

取純鋯絲28.5g、純鈦絲28.5g、純鎳絲3g，置于非自耗真空電弧熔煉爐中反復(fù)熔煉6遍，每次的熔煉時間3分鐘，熔煉電極電流保持在190-220a，每次熔煉完成之后，等待鑄錠冷卻至室溫，再進(jìn)行下一次的熔煉，得到成分均勻的鋯鈦鎳合金鑄錠。將熔煉好的合金鑄錠在熔煉爐中冷卻10分鐘后取出。如圖1所示，說明隨著鎳含量的增加，合金中的c14相的含量增多。制備的鋯鈦鎳合金由α相和c14相兩種相組成。如圖4所示，說明制備的鋯鈦鎳合金金相顯微組織是由片狀α相和c14化合物共同組成的。如圖5所示，制備的鋯鈦鎳合金，說明當(dāng)鎳含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到5％時，有較好的斷裂強(qiáng)度。

在線切割機(jī)上將熔煉好的合金鑄錠加工成高徑比為2:1的標(biāo)準(zhǔn)壓縮樣，用水砂紙沿徑向?qū)嚎s棒上的氧化皮磨掉，壓縮棒兩端同樣磨去氧化皮，在instron5982力學(xué)性能測試機(jī)上測試其壓縮力學(xué)性能，壓縮速度為：0.18mm/min。并用引伸計(jì)全程跟蹤測量試樣在壓縮過程中的長度變化。具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

表1合金力學(xué)性能測試結(jié)果

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種鋯鈦鎳合金，化學(xué)成分質(zhì)量百分比為：鋯47?50.5，鈦47?50.5，鎳的0.5?5.5，余量為不可避免的雜質(zhì)；上述鋯鈦鎳合金的制備方法主要是將上述原材料混合后放入真空非自耗熔煉爐中熔煉6遍，真空度為5.0×10?3Pa，鎢極引弧后，熔煉電極電流保持在190?220A，每次熔煉時間為3min，每次熔煉完成之后，等待鑄錠冷卻至室溫，再進(jìn)行下一次的熔煉，以保證得到成分均勻的鋯鈦鎳合金錠。本發(fā)明方法簡便易操作，提高了晶體強(qiáng)度和硬度，其抗壓強(qiáng)度為1691?1900MPa，伸長率為2.6?19.0％，維氏硬度為312?370HV。

技術(shù)研發(fā)人員：張新宇;劉超;秦家千;馬明臻;劉日平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：燕山大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.05
技術(shù)公布日：2017.09.22