一種用于飛機衛(wèi)生間閥門的合金材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于飛機衛(wèi)生間閥門的合金材料，其成分質(zhì)量百分比為：碳0.6%~1.0%，錳0.65%~1.10%，磷0.035%~0.045%，硫0.03%~0.04%，硅0.15%~0.355%，鉻18.0%~20.0%，鉬0.15%~0.25%，鎳9.0%~12.0%，銅0.21%~0.30%，鋅0.31%~0.42%，鈷17.0%~20.0%，鍶8.0%~11.0%，鑭0.10%~0.30%，硼0.50%~3.0%，鋁0.10%~0.50%，銠0.01%~0.03%，其余為鐵；在真空條件下熔融、離心澆鑄，經(jīng)熱等靜壓處理得到成品。本發(fā)明具有優(yōu)良的抗腐蝕性能，耐氣壓變化，耐磨的性能。
【專利說明】
一種用于飛機衛(wèi)生間閥門的合金材料
技術領域
[0001 ]本發(fā)明屬于閥門合金材料領域，具體涉及一種用于飛機衛(wèi)生間閥門的合金材料。
【背景技術】
[0002] 在飛機上因為交通工具的特殊性，飛機衛(wèi)生間面臨的問題是，不方便使用盛有水 的抽水馬桶，因為當每遇到一次顛簸時，都可能濺出水來。這樣也無法用水和虹吸管或地球 引力來清理馬桶。這時，人們就設計了主動真空系統(tǒng)來替代被動虹吸管，因此飛機廁所又稱 真空廁所。1975年，飛行員詹姆斯堪伯發(fā)明了我們現(xiàn)在所用的噪聲巨大的真空馬桶。真空廁 所用水量少、可要求更小的下水管直徑、沖洗方向不受任何限制。真空系統(tǒng)無需考慮地球引 力，不用防止下水管垂直向上。管道也無需向下，安裝新廁所布局更靈活。每沖一次真空馬 桶的耗水量僅為240ml。耗水量越少意味著飛機的重量就可以更輕，可以帶來更高的飛行效 率。真空馬桶工作主要是利用機艙內(nèi)外的氣壓差，把污物以每秒30米的速度送入位于飛機 后部的污水箱。在空客A380上，近800名乘客所產(chǎn)生的廢物只用2秒鐘就穿過長達60米的機 體，這在當時也是沖馬桶速度的最高紀錄。
[0003] 但是，飛機上使用的真空馬桶的下水孔很小，直徑如一粒雞蛋，而且有一片能活動 的閥門，極易堵塞。這些情況對飛機衛(wèi)生間用閥門的質(zhì)量提出了很高的要求，尤其是閥門的 材料，是決定閥門質(zhì)量的關鍵，設置影響到航空安全。但是，目前對于飛機衛(wèi)生間用閥門合 金材料的研究非常有限，如何選取合適的合金材料來制備飛機衛(wèi)生間用閥門，是本行業(yè)技 術人員所面臨的一大難題。
[0004] -般民用飛機經(jīng)常處于飛行狀態(tài)，飛行人員和乘客經(jīng)常使用衛(wèi)生間，因而閥門使 用頻率很高，這就要求閥門具有較高的耐磨性，另外，為了節(jié)省飛機的檢修時間，使得檢修 工作放到重要部件上，必須對經(jīng)常使用的閥門提出較高的耐磨性和耐腐蝕性，其次，由于飛 機經(jīng)常在氣壓交變的環(huán)境下工作，這樣就要求閥門具有耐氣壓變化的抵抗能力。
[0005] 目前急需一種耐磨性好、耐腐蝕、具有耐氣壓變化的閥門材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服上述現(xiàn)有技術缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于飛機衛(wèi)生間閥門的 合金材料，其具有優(yōu)良的抗腐蝕性能，耐氣壓變化，耐磨的性能。
[0007] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明采取如下的技術方案： 一種用于飛機衛(wèi)生間閥門的合金材料，其含有的化學元素成分及其質(zhì)量百分比為： 0 ? 6%~1 ? 0% 的碳，0 ? 65%~1 ? 10% 的錳，0 ? 035%~0 ? 045% 的磷，0 ? 03%~0 ? 04% 的硫，0 ? 15%~0 ? 355% 的硅，18 ? 0%~20 ? 0%的鉻，0 ? 15%~0 ? 25%的鉬，9 ? 0%~12 ? 0%的鎳，0 ? 21%~0 ? 30%的銅，0 ? 31%~ 0 ? 42%的鋅，17 ? 0%~20 ? 0%的鈷，8 ? 0%~11 ? 0%的鍶，0 ? 10%~0 ? 30%的鑭，0 ? 50%~3 ? 0%的硼，0 ? 10% ~0.50%的鋁，0.01%~0.03%的銠，其余為Fe。
[0008] 進一步地，鑭的質(zhì)量百分比為0.10%~0.20%。
[0009] 更進一步地，硼的質(zhì)量百分比為0.50%~2.0%。
[0010] 更進一步地，鋁的質(zhì)量百分比為0.25%~0.30%。
[0011] 更進一步地，鈷的質(zhì)量百分比為17.0%~18.0%。
[0012] 更進一步地，銠的質(zhì)量百分比為0.01%~0.02%。
[0013] -種用于飛機衛(wèi)生間閥門的合金材料，其特征在于，按質(zhì)量百分比計含有如下原 料組分，碳0 ? 43%、錳0 ? 88%、磷0 ? 040%、硫0 ? 03%、硅0 ? 35%、鉻 18 ? 0%、鉬0 ? 21 %、鎳 11 ? 0%、銅 0 ? 28%、鋅 0 ? 39%、鈷 17 ? 5%、鍶 10%、鑭 0 ? 17%、硼 1 ? 50%、鋁 0 ? 29%、銠 0 ? 018%，其余為 Fe 和不可避 免的雜質(zhì)。
[0014] 本發(fā)明的另一目的，在于提供一種用于飛機衛(wèi)生間閥門的制備方法，其中，包括以 下步驟： 步驟S01，將待;tg?煉的原材料加入水冷銅纟甘禍的真空室內(nèi)，抽真空，將猛、絡、鑰、銀、銅、 鋅、鈷、鍶、鑭、鋁、銠以350°C/min~500°C/min的加熱速度加熱至熔融，保溫30min~50min; 步驟S02，將碳、磷、硫、硅、硼粉碎至10_~20m的顆粒，再采用氬氣吹送至水冷銅坩堝 的真空室內(nèi)，使合金材料的原材料混合均勻； 步驟S03,采用離心澆鑄的方法鑄造飛機衛(wèi)生間閥門合金材料，經(jīng)過熱等靜壓處理得到 飛機衛(wèi)生間閥門合金材料成品。
[0015] 更進一步地，在步驟S03中，離心澆鑄的方法為:鑄造預熱溫度為650°0700°C，離 心轉(zhuǎn)速370rpm~400rpm，饒鑄過程在6秒~10秒完成。
[0016] 更進一步地，在步驟S03中，靜壓處理的方法為：在1280°01300°C，熱等靜壓 160MPa~200MPa的條件下，保壓1小時~2小時，所述合金材料是珠光體面積率為85%以上的 組織，且距表面深0.35mm的珠光體團的粒度號的平均值Pave及其標準偏差P 〇分別滿足下述 公式：9.0< PaveS 13.0;0.0<P〇<0.3〇
[0017] 以下，對本發(fā)明中采用的合金的成分組成的限定理由進行說明，成分組成中涉及 的％指質(zhì)量％。
[0018] 碳:0 ? 6%~1 ? 0%，鈷：17 ? 0%~20 ? 0%，鎳：9 ? 0%~12 ? 0%，鑭：0 ? 10%~0 ? 30%，合金中含碳量 增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低，碳量高還會降低合金的耐大氣腐蝕能 力；碳是對于閥門加工后的強度加強起有效作用的元素，因此需要含有0.6%以上，隨著碳 含量的增加，碳化物會增加，閥門的延展性、韌性降低會降低，因而將碳含量控制在1. 〇%以 下，同時為了提高延展性和韌性，加入〇. 10%~〇. 30%的鑭，鑭的加入使得閥門的耐磨性有所 降低，為了不降低耐磨性，加入17.0%~20.0%的鈷和9.0%~12.0%的鎳，這樣閥門的延展性、韌 性、耐磨性進一步同時提尚，同時由于加入的銅是少量的，因而材料成本不會提尚，銅的含 量優(yōu)選為〇. 17%，鈷的含量優(yōu)選為17.5%，鎳的含量優(yōu)選為11.0%。在本發(fā)明中，由于Fe、Ni與 Co可無限互溶，可得到晶格結(jié)構(gòu)形式不同的a、丫和￡相，另外，碳與鈷在合金中形成Co-C系 合金，增強合金的機械強度和抗金屬疲勞能力，另外使得合金的耐磨性和抗腐蝕性再次提 尚。
[0019] 錳:0.65%~1.10%，錳是一種弱脫氧劑，合金中添加錳，不但有利于合金的抗蝕性， 而且還能使合金的強度提高，并能降低熱裂紋傾向，改善合金的抗腐蝕性能。隨著錳含量增 加，合金強度有所提高，本發(fā)明將錳含量規(guī)定為〇. 65%~1.10%，優(yōu)選為0.88%。
[0020] 磷:0 ? 035%~0 ? 045%，硫:0 ? 03%~0 ? 04%，硅:0 ? 15%~0 ? 355%，磷、硫?qū)μ岣咛妓劁摰目?拉強度有一定的作用，但同時又都增加鋼的脆性，硅可強化鐵素體，提高耐熱性和耐蝕性， 在合金中能降低熔點，改善流動性，但是降低了合金的韌性和塑性，故在合金中添加了鉬， 因此加入鉬0.15%~0.25%，鉬能使鋼的晶粒細化，降低脆性，在高溫時保持足夠的強度和抗 蠕變能力，合金中加入鉬，能提高機械性能，還可以抑制合金的脆性，考慮到硅、磷、硫與鉬 的相互影響，在航空條件及飛機衛(wèi)生間閥門的特殊需求下，本發(fā)明將硅含量規(guī)定為0.1%~ 0.355%，優(yōu)選為0.35%;鉬含量規(guī)定為0.15%~0.25%，優(yōu)選為0.21%。磷含量規(guī)定為0.035%~ 0.045%，優(yōu)選為0.040%;硫含量規(guī)定為0.03%~0.04%，優(yōu)選為0.03%。
[0021 ] 絡：18.0%~20.0%，絡能提尚鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，為了進一步提尚閥門的耐 腐蝕性，加入含量為0.10%~0.50%的鋁，鉻和鋁的加入使得抗氧化性和耐腐蝕性進一步提 高，鉻含量優(yōu)選為18.0%，鋁含量優(yōu)選為0.29%。
[0022]銅:0.21%~0.30%，銅能提高鋼材合金的強度和韌性，特別是大氣腐蝕性能。因此， 本發(fā)明將銅含量規(guī)定為0.21%~0.30%，優(yōu)選為0.28%。
[0023]鋅:0.31%~0.42%，鋅在合金中能提高流動性，增加熱脆性，降低耐蝕性，故應控制 鋅的含量在規(guī)定范圍中。含鋅量很高的合金卻具有較好的鑄造性能和機械性能，切削加工 也比較好，因此，本發(fā)明將合金材料中鋅含量規(guī)定為0.31%~0.42%，優(yōu)選為0.39%。
[0024]鍶:8.0%~11.0%，鍶有很強的吸收X射線輻射功能和獨特的物理化學性能，可以防 止高空中的宇宙射線對飛機及其零部件的傷害，因此，為防止飛機衛(wèi)生間閥門的傷害，本發(fā) 明將合金材料中鍶含量規(guī)定為8.0%~11.0%，優(yōu)選為10.0%。
[0025]硼:0.50%~3.0%，鋼中加入微量的硼就可改善鋼的致密性和熱乳性能，提高強度。 因此，本發(fā)明將合金材料中硼含量規(guī)定為0.50%~3.0%，優(yōu)選為1.50%。
[0026]銠:0.01%~0.03%，銠有較強的反射能力，加熱狀態(tài)下特別柔軟。銠的化學穩(wěn)定性 好，抗氧化性很好，加入到鋼材中，能夠提高鋼材的穩(wěn)定性。因此，本發(fā)明將銠含量規(guī)定為 0 ? 01 %~0 ? 03%，優(yōu)選為0 ? 018%。
[0027]本發(fā)明的優(yōu)點是： 1. 本發(fā)明具有耐磨的性能，在所提供的合金中，碳的含量為〇 . 6%~1.0%，合金中0.6%~ 1.0%的含碳量，使得合金材料的屈服點和抗拉強度得到提高，另外，合金中碳含量的增加， 碳化物會增加，此外，部分碳與鈷形成Co-C系合金，進一步提高合金的硬度和耐磨性，因而 加入17.0%~20.0%的鈷，同時考慮鈷的損失，因而再加入9.0%~12.0%的鎳，使合金的硬度和 耐磨性得到更好改善，本發(fā)明合金材料制備經(jīng)過熱等靜壓處理，保證了制備的合金材料的 珠光體面積率達85 %以上，且距表面深0.35mm的珠光體團的粒度號的平均值Pave及其標準 偏差P〇控制范圍滿足:9.0 < Pave < 13.0、0.0 <P〇< 0.3，強度硬度提高，有效地防止了材質(zhì) 分布不均造成的耐磨性能低的缺陷； 2. 在本發(fā)明中，由于碳的加入使得塑性和耐沖擊性有所降低，為了改善這種不利因素， 在合金材料中加入〇. 1〇%~〇. 30%的鑭，彌補了合金塑性低和沖擊性低，使閥門的延展性、韌 性提高，以適應耐氣壓變化的能力，另外加入的部分鎳使閥門的延展性、韌性得到改善； 3 .本發(fā)明合金中添加0.65%~1.10%的錳，有利于合金的抗蝕性，改善合金的抗腐蝕性 能;添加0.035%~0.045%的磷、0.03%~0.04%的硫?qū)μ岣咛妓劁摰目估瓘姸扔幸欢ǖ淖饔茫?加0.15%~0.355%的硅強化鐵素體，提高耐熱性和耐蝕性，同時改善因磷硫的添加而最大脆 性的弊端，在合金中添加〇. 15%~0.25%的鉬，使鋼的晶粒細化，提高淬透性和熱強性能，降低 脆性，在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力，進一步抑制合金的脆性；合金中〇 . 1 〇%~ 0.50%的錯和18.0%~20.0%的絡能提尚鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，穩(wěn)定了閥門的耐腐蝕性； 4. 本發(fā)明合金中0.21%~0.30%的銅能提高鋼材合金的強度和韌性，使耐磨的性能和抗 腐蝕性能得到改善，〇. 31%~0.42%的鋅提高合金的流動性，使得各組分元素反應組合充分且 均勻，因此抗腐蝕性能、耐氣壓變化能力和耐磨的性能又一次提高;0.50%~3.0%的硼可改善 鋼的致密性能，使抗腐蝕性能、耐氣壓變化能力和耐磨的性能再次提高； 5. 本發(fā)明合金材料制備經(jīng)過真空熔煉、氬氣吹送原料并混合，保證合金原材料的充分 混合，并有效阻止了原材料在熔煉過程中的氧化損耗，提高了材料的抗氧化性和耐磨性;同 時，由于鐵、鎳與鈷可無限互溶，又離心澆鑄的方式，所以得到的合金材料的晶格結(jié)構(gòu)有形 式不同的a、 Y和￡相，保證合金在復雜環(huán)境下的穩(wěn)定性； 6. 本發(fā)明合金材料制備經(jīng)過熱等靜壓處理，保證了制備的合金材料的珠光體面積率達 85%以上，且距表面深0.35mm的珠光體團的粒度號的平均值Pave及其標準偏差P〇控制范圍 滿足:9 ? 0 < Pave <13.0、0.0<Pc^0.3，塑性變形的抗力大，耐氣壓變化的能力； 7. 由于Fe、Ni與Co可無限互溶，可得到晶格結(jié)構(gòu)形式不同的1丫和￡相，另外，碳與鈷 在合金中形成Co-C系合金，增強合金的機械強度和抗金屬疲勞能力，另外使得合金的耐磨 性和抗腐蝕性再次提高。
【具體實施方式】
[0028] 以下給出本發(fā)明的具體實施例，用來對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0029] 實施例1 原料組分： 碳0?63%、錳0?88%、磷0?040%、硫0?03%、硅0?35%、鉻18?0%、鉬0?21%、鎳11?0%、銅0?28%、 鋅0 ? 39%、鈷17 ? 5%、鍶10%、鑭0 ? 17%、硼1 ? 50%、鋁 0 ? 29%、銠 0 ? 018%，其余為鐵。
[0030] 碳的含量為0.63%，保證了合金的基本機械強度，但閥門的延展性、韌性需要提高， 0.17%的鑭，但鑭的加入使得閥門的耐磨性有所降低，為了不降低耐磨性，加17.5%的鈷和 11.0%的鎳，這樣閥門的延展性、韌性、耐磨性進一步提高，由于鐵、鎳與鈷可無限互溶，可得 到晶格結(jié)構(gòu)形式不同的1丫和 ￡相，另外，碳與鈷在合金中形成Co-C系合金，使得材料的韌 性、穩(wěn)定性與硬度在碳含量為0.63%的情況下達到最優(yōu)，合金的耐磨性和抗腐蝕性再次得到 提高，同時由于加入的鑭是少量的，因而材料成本不會提高。合金中添加0.88%的錳，不但有 利于合金的抗蝕性，而且還能使合金的強度提高，并能降低熱裂紋傾向，改善合金的抗腐蝕 性能。合金中添加0.35%的硅、0.21%的鉬、0.040%的磷、0.03%的硫，保證合金在碳含量為 0.63%的情況下有優(yōu)良的抗拉強度和抗懦變能力。0.28%的銅能進一步改善合金材料的延展 性和抗腐蝕性，0.39%的鋅能提高合金的流動性，銅和鋅的配合，能使合金材料的耐磨性能 和抗腐蝕性能得到改善，使得合金中各組分元素反應組合充分且均勻，因此抗腐蝕性能、耐 氣壓變化能力和耐磨的性能又一次提高。10. 〇%的鍶和〇. 018%的銠能夠吸收和反射X射線輻 射，防止高空中的宇宙射線對飛機及其零部件的傷害，1.50%的硼可改善合金的致密性，使 抗腐蝕性能、耐氣壓變化能力和耐磨的性能得到鞏固和穩(wěn)定，另外，合金中0.29%的鋁和 18.0%的鉻能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，穩(wěn)定了閥門的耐腐蝕性。
[0031] 通過如下方法制備： 將待te?煉的原材料加入水冷銅井f禍的真空室內(nèi)，抽真空，將猛、絡、鑰、銀、銅、梓、鉆、 鎖、鑭、錯、銘以400 °C /min的加熱速度加熱至恪融，保溫35min，將碳、磷、硫、娃、硼粉碎至15 Mi的顆粒，再采用氬氣吹送至水冷銅坩堝的真空室內(nèi)，使合金材料的原材料混合均勻，保證 合金原材料的充分混合，并有效阻止了原材料在熔煉過程中的氧化損耗，提高了材料的抗 氧化性和耐磨性;然后在鑄造預熱溫度為670°C，離心轉(zhuǎn)速380 rpm，澆鑄過程在8秒完成離 心澆鑄，有效阻止了原材料在熔煉過程中的氧化損耗;最后在1290°C，熱等靜壓180MPa的條 件下，保壓1小時，得到飛機衛(wèi)生間用閥門合金材料成品，所得到的合金材料的晶格結(jié)構(gòu)有 形式不同的a、T和e相，保證合金在復雜環(huán)境下的穩(wěn)定性，經(jīng)熱等靜壓處理后得到的合金材 料是珠光體面積率為90 %的材料組織，且距表面深0.35mm的珠光體團的粒度號的平均值 Pave=9.5，其標準偏差P〇=0.2，制備的合金材料強度硬度提高，有效地防止了材質(zhì)分布不均 造成的耐磨性能低的缺陷。
[0032]本實施例所制備的合金材料硬度為87HB，屈服強度為1750MPa，在-78°C條件下的 抗拉強度為361MPa，伸長率為50.2%，斷面收縮率為62.5%。
[0033] 實施例2 原料組分： 碳0?60%、錳0?65%、磷0?035%、硫0?03%、硅0?15%、鉻18?0%、鉬0?15%、鎳9?0%、銅0?21%、 鋅0 ? 31%、鈷 17 ? 0%、鍶8 ? 0%、鑭0 ? 10%、硼0 ? 50%、鋁 0 ? 10%、銠 0 ? 01%，其余為鐵。
[0034]碳的含量為0.60%，保證了合金的基本機械強度，但閥門的延展性、韌性需要提高， 0.10%的鑭，但鑭的加入使得閥門的耐磨性有所降低，為了不降低耐磨性，加17.0%的鈷和 9.0%的鎳，這樣閥門的延展性、韌性、耐磨性進一步提高，由于鐵、鎳與鈷可無限互溶，可得 到晶格結(jié)構(gòu)形式不同的1丫和 ￡相，另外，碳與鈷在合金中形成Co-C系合金，使得材料的韌 性、穩(wěn)定性與硬度在碳含量為0.60%的情況下達到最優(yōu)，合金的耐磨性和抗腐蝕性再次得到 提高，同時由于加入的鑭是少量的，因而材料成本不會提高。合金中添加0.65%的錳，不但有 利于合金的抗蝕性，而且還能使合金的強度提高，并能降低熱裂紋傾向，改善合金的抗腐蝕 性能。合金中添加0.15%的硅、0.15%的鉬、0.035%的磷、0.03%的硫，保證合金在碳含量為 0.60%的情況下有優(yōu)良的抗拉強度和抗懦變能力。0.21%的銅能進一步改善合金材料的延展 性和抗腐蝕性，0.31%的鋅能提高合金的流動性，銅和鋅的配合，能使合金材料的耐磨性能 和抗腐蝕性能得到改善，使得合金中各組分元素反應組合充分且均勻，因此抗腐蝕性能、耐 氣壓變化能力和耐磨的性能又一次提高。8.0%的鍶和0.01%的銠能夠吸收和反射X射線輻 射，防止高空中的宇宙射線對飛機及其零部件的傷害，0.50%的硼可改善合金的致密性，使 抗腐蝕性能、耐氣壓變化能力和耐磨的性能得到鞏固和穩(wěn)定，另外，合金中0.10%的鋁和 18.0%的鉻能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，穩(wěn)定了閥門的耐腐蝕性。
[0035] 通過如下方法制備： 將待te?煉的原材料加入水冷銅井f禍的真空室內(nèi)，抽真空，將猛、絡、鑰、銀、銅、梓、鉆、 鎖、鑭、錯、銘以350 °C /min的加熱速度加熱至恪融，保溫30min，將碳、磷、硫、娃、硼粉碎至10 Mi的顆粒，再采用氬氣吹送至水冷銅坩堝的真空室內(nèi)，使合金材料的原材料混合均勻，保證 合金原材料的充分混合，并有效阻止了原材料在熔煉過程中的氧化損耗，提高了材料的抗 氧化性和耐磨性;然后在鑄造預熱溫度為650°C，離心轉(zhuǎn)速370 rpm，澆鑄過程在6秒完成離 心澆鑄，有效阻止了原材料在熔煉過程中的氧化損耗;最后在1280°C，熱等靜壓160MPa的條 件下，保壓1小時，得到飛機衛(wèi)生間用閥門合金材料成品，所得到的合金材料的晶格結(jié)構(gòu)有 形式不同的a、y和e相，保證合金在復雜環(huán)境下的穩(wěn)定性，經(jīng)熱等靜壓處理后得到的合金材 料是珠光體面積率為85 %的材料組織，且距表面深0.35mm的珠光體團的粒度號的平均值 Pave=9.0，其標準偏差P〇=0.1，制備的合金材料強度硬度提高，有效地防止了材質(zhì)分布不均 造成的耐磨性能低的缺陷。
[0036]本實施例所制備的合金材料硬度為86HB，屈服強度為1740MPa，在-78°C條件下的 抗拉強度為374MPa，伸長率為49.8%，斷面收縮率為64%。
[0037] 實施例3 原料組分： 碳1?0%、錳1?10%、磷0?045%、硫0?04%、硅0?355%、鉻20?0%、鉬0?25%、鎳12?0%、銅0?30%、 鋅0 ? 42%、鈷20 ? 0%、鍶11 ? 0%、鑭0 ? 30%、硼3 ? 0%、鋁0 ? 50%、銠0 ? 03%，其余為鐵。
[0038]碳的含量為1.0%，保證了合金的基本機械強度，但閥門的延展性、韌性需要提高， 0. 30%的鑭，但鑭的加入使得閥門的耐磨性有所降低，為了不降低耐磨性，加20.0%的鈷和 12.0%的鎳，這樣閥門的延展性、韌性、耐磨性進一步提高，由于鐵、鎳與鈷可無限互溶，可得 到晶格結(jié)構(gòu)形式不同的1丫和 ￡相，另外，碳與鈷在合金中形成Co-C系合金，使得材料的韌 性、穩(wěn)定性與硬度在碳含量為1.0%的情況下達到最優(yōu)，合金的耐磨性和抗腐蝕性再次得到 提高，同時由于加入的鑭是少量的，因而材料成本不會提高。合金中添加1.10%的錳，不但有 利于合金的抗蝕性，而且還能使合金的強度提高，并能降低熱裂紋傾向，改善合金的抗腐蝕 性能。合金中添加0.355%的硅、0.25%的鉬、0.045%的磷、0.04%的硫，保證合金在碳含量為 1. 〇%的情況下有優(yōu)良的抗拉強度和抗懦變能力。〇. 30%的銅能進一步改善合金材料的延展 性和抗腐蝕性，0.42%的鋅能提高合金的流動性，銅和鋅的配合，能使合金材料的耐磨性能 和抗腐蝕性能得到改善，使得合金中各組分元素反應組合充分且均勻，因此抗腐蝕性能、耐 氣壓變化能力和耐磨的性能又一次提高。11. 〇%的鍶和〇. 03%的銠能夠吸收和反射X射線輻 射，防止高空中的宇宙射線對飛機及其零部件的傷害，3.0%的硼可改善合金的致密性，使抗 腐蝕性能、耐氣壓變化能力和耐磨的性能得到鞏固和穩(wěn)定，另外，合金中0.50%的鋁和20.0% 的鉻能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，穩(wěn)定了閥門的耐腐蝕性。
[0039] 通過如下方法制備： 將待te?煉的原材料加入水冷銅井f禍的真空室內(nèi)，抽真空，將猛、絡、鑰、銀、銅、梓、鉆、 鎖、鑭、錯、銘以500 °C /min的加熱速度加熱至恪融，保溫50min，將碳、磷、硫、娃、硼粉碎至20 Mi的顆粒，再采用氬氣吹送至水冷銅坩堝的真空室內(nèi)，使合金材料的原材料混合均勻，保證 合金原材料的充分混合，并有效阻止了原材料在熔煉過程中的氧化損耗，提高了材料的抗 氧化性和耐磨性;然后在鑄造預熱溫度為700°C，離心轉(zhuǎn)速400rpm，澆鑄過程在10秒完成離 心澆鑄，有效阻止了原材料在熔煉過程中的氧化損耗;最后在1300°C，熱等靜壓200MPa的條 件下，保壓2小時，得到飛機衛(wèi)生間用閥門合金材料成品，所得到的合金材料的晶格結(jié)構(gòu)有 形式不同的a、T和e相，保證合金在復雜環(huán)境下的穩(wěn)定性，經(jīng)熱等靜壓處理后得到的合金材 料是珠光體面積率為91 %的材料組織，且距表面深0.35mm的珠光體團的粒度號的平均值 Pave=13.0，其標準偏差P〇=0.3，制備的合金材料強度硬度提高，有效地防止了材質(zhì)分布不 均造成的耐磨性能低的缺陷。
[0040]本實施例所制備的合金材料硬度為86HB，屈服強度為1730MPa，在-78°c條件下的 抗拉強度為475MPa，伸長率為50.8%，斷面收縮率為62%。
[0041 ] 實施例4 原料組分： 碳0?80%、錳0?875%、磷0?040%、硫0?035%、硅0?253%、鉻19?0%、鉬0?20%、鎳10?5%、銅 0 ? 255%、鋅 0 ? 365%、鈷18 ? 5%、鍶 9 ? 5%、鑭 0 ? 20%、硼1 ? 75%、鋁 0 ? 30%、銠 0 ? 02%，其余為鐵。
[0042]碳的含量為0.80%，保證了合金的基本機械強度，但閥門的延展性、韌性需要提高， 0.20%的鑭，但鑭的加入使得閥門的耐磨性有所降低，為了不降低耐磨性，加18.5%的鈷和 10.5%的鎳，這樣閥門的延展性、韌性、耐磨性進一步提高，由于鐵、鎳與鈷可無限互溶，可得 到晶格結(jié)構(gòu)形式不同的1丫和 ￡相，另外，碳與鈷在合金中形成Co-C系合金，使得材料的韌 性、穩(wěn)定性與硬度在碳含量為0.80%的情況下達到最優(yōu)，合金的耐磨性和抗腐蝕性再次得到 提高，同時由于加入的鑭是少量的，因而材料成本不會提高。合金中添加0.875%的錳，不但 有利于合金的抗蝕性，而且還能使合金的強度提高，并能降低熱裂紋傾向，改善合金的抗腐 蝕性能。合金中添加〇. 253%的硅、0.20%的鉬、0.040%的磷、0.035%的硫，保證合金在碳含量 為0.80%的情況下有優(yōu)良的抗拉強度和抗蠕變能力。0.255%的銅能進一步改善合金材料的 延展性和抗腐蝕性，0.365%的鋅能提高合金的流動性，銅和鋅的配合，能使合金材料的耐磨 性能和抗腐蝕性能得到改善，使得合金中各組分元素反應組合充分且均勻，因此抗腐蝕性 能、耐氣壓變化能力和耐磨的性能又一次提高。9.5%的鍶和0.02%的銠能夠吸收和反射X射 線福射，防止高空中的宇宙射線對飛機及其零部件的傷害，1.75%的硼可改善合金的致密 性，使抗腐蝕性能、耐氣壓變化能力和耐磨的性能得到鞏固和穩(wěn)定，另外，合金中0.30%的鋁 和19.0%的鉻能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，穩(wěn)定了閥門的耐腐蝕性。
[0043] 通過如下方法制備： 將待te?煉的原材料加入水冷銅井f禍的真空室內(nèi)，抽真空，將猛、絡、鑰、銀、銅、梓、鉆、 鎖、鑭、錯、銘以425 °C /min的加熱速度加熱至恪融，保溫40min，將碳、磷、硫、娃、硼粉碎至15 Mi的顆粒，再采用氬氣吹送至水冷銅坩堝的真空室內(nèi)，使合金材料的原材料混合均勻，保證 合金原材料的充分混合，并有效阻止了原材料在熔煉過程中的氧化損耗，提高了材料的抗 氧化性和耐磨性;然后在鑄造預熱溫度為375 °C，離心轉(zhuǎn)速385rpm，澆鑄過程在8秒完成離心 澆鑄，有效阻止了原材料在熔煉過程中的氧化損耗;最后在1290°C，熱等靜壓180MPa的條件 下，保壓1.5小時，得到飛機衛(wèi)生間用閥門合金材料成品，所得到的合金材料的晶格結(jié)構(gòu)有 形式不同的a、T和e相，保證合金在復雜環(huán)境下的穩(wěn)定性，經(jīng)熱等靜壓處理后得到的合金材 料是珠光體面積率為87 %的材料組織，且距表面深0.35mm的珠光體團的粒度號的平均值 Pave=l 1.0，其標準偏差P〇=0.15，制備的合金材料強度硬度提高，有效地防止了材質(zhì)分布不 均造成的耐磨性能低的缺陷。
[0044]本實施例所制備的合金材料硬度為85HB，屈服強度為1720MPa，在-78°C條件下的 抗拉強度為474MPa，伸長率為48%，斷面收縮率為62%。
[0045] 實驗例1 將本發(fā)明實施例卜4合金材料與普通普通閥門合金材料的基本金屬特性相比較，其性 能結(jié)果如下表1。
[0046]由上述試驗例可見，本發(fā)明合金材料的各項性能均高于普通閥門合金材料，更加 適合用于飛機衛(wèi)生間的閥門材料。
[0047] 實驗例2 將本發(fā)明實施例卜4合金材料與普通普通閥門合金材料的低溫力學性能相比較，其在-78°C的條件下的力學性能對照結(jié)果如下表2。
[0048]由上述試驗例可見，本發(fā)明合金材料在_78°C的條件下的各項力學性能均高于普 通閥門合金材料，更加適合用于飛機衛(wèi)生間的閥門材料。
[0049]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例及實驗例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領域 的技術人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任 何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種用于飛機衛(wèi)生間閥門的合金材料，其特征在于，其含有的化學元素成分及其質(zhì) 量百分比為： 0 · 6%~1 · 0%的碳，0 · 65%~1 · 10%的錳，0 · 035%~0 · 045%的磷，0 · 03%~0 · 04%的硫，0 · 15%~ 0 · 355%的硅，18 · 0%~20 · 0%的鉻，0 · 15%~0 · 25%的鉬，9 · 0%~12 · 0%的鎳，0 · 21%~0 · 30%的銅， 0 · 31%~0 · 42%的鋅，17 · 0%~20 · 0%的鈷，8 · 0%~11 · 0%的鍶，0 · 10%~0 · 30%的鑭，0 · 50%~3 · 0%的 硼，0.10%~0.50%的鋁，0.01%~0.03%的銠，其余為鐵。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的合金材料，其特征在于，鑭的質(zhì)量百分比為0.10%~0.20%。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的合金材料，其特征在于，硼的質(zhì)量百分比為0.50%~2.0%。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的合金材料，其特征在于，鋁的質(zhì)量百分比為0.25%~0.30%。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的合金材料，其特征在于，鈷的質(zhì)量百分比為17.0%~18.0%。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的合金材料，其特征在于，銠的質(zhì)量百分比為0.01%~0.02%。7. -種用于飛機衛(wèi)生間閥門的合金材料，其特征在于，按質(zhì)量百分比計含有如下原料 組分，碳0 · 43%、錳0 · 88%、磷0 · 040%、硫0 · 03%、硅0 · 35%、鉻 18 · 0%、鉬0 · 21%、鎳 11 · 0%、銅 0 · 28%、鋅 0 · 39%、鈷 17 · 5%、鍶 10%、鑭 0· 17%、硼 1 · 50%、鋁 0· 29%、銠 0· 018%，其余為 Fe 和不可避 免的雜質(zhì)。8. -種如權(quán)利要求1~7中任一項所述的合金材料的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟： 步驟S01，將待；tg?煉的原材料加入水冷銅纟甘禍的真空室內(nèi)，抽真空，將猛、絡、鑰、銀、銅、 鋅、鈷、鍶、鑭、鋁、銠以350°C/min~500°C/min的加熱速度加熱至熔融，保溫30min~50min; 步驟S02，將碳、磷、硫、硅、硼粉碎至1 Ομπι~20μπι的顆粒，再采用氬氣吹送至水冷銅坩堝 的真空室內(nèi)，使合金材料的原材料混合均勻； 步驟S03,采用離心澆鑄的方法鑄造飛機衛(wèi)生間用閥門合金材料，經(jīng)過熱等靜壓處理得 到飛機衛(wèi)生間閥門合金材料成品。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的合金材料的制備方法，其特征在于，在步驟S03中，所述離心饒 鑄的方法為:鑄造預熱溫度為650°0700°C，離心轉(zhuǎn)速370rpm~400 rpm，澆鑄過程在6秒~10 秒完成。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的合金材料的制備方法，其特征在于，在步驟S03中，所述靜壓 處理的方法為:在1280 °01300 °C，熱等靜壓160MPa~200MPa的條件下，保壓1小時~2小時，所 述合金材料是珠光體面積率為85%以上的組織，且距表面深0.35mm的珠光體團的粒度號的 平均值Pave及其標準偏差Ρσ分別滿足下述公式:9.0 < Pave <13.0;0.0<Ρσ<0.3。
【文檔編號】C22C38/54GK105821345SQ201610295928
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月7日
【發(fā)明人】王少平
【申請人】惠安縣泰達商貿(mào)有限責任公司