一种用于深海设备的合金的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于合金材料领域，具体涉及一种用于深海设备的合金及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 随着科技的不断进步以及对未知环境的不断探索，出于安全考虑，通常选择将探 索设备投放到这些未知环境中。大海中含有丰富的自然资源，人们利用深海探测器等其他 深海设备对未知的大海进行探索；但是深海中不但压力过大，且海水腐蚀性较强，现有的探 测器等其他设备的壳体并不能有效满足深海探测的需求。
[0003] 因此，研制出一种运用于深海设备上、能够抵御深海强大的压力以及腐蚀性的合 金材料是本领域技术人员所急需解决的难题。
【发明内容】
[0004] 为解决上述问题，本发明公开了一种用于深海设备的合金。
[0005] 为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案： 一种用于深海设备的合金，合金包括主要成分以及辅助成分；主要成分按照质量百分 比分别包括以下组份：Ti :30-45%、Si :2. 5-3%、Mn :1-1. 5%、Nb :l-2%、Ni :5-10%、Cr :5-10%、 B :0. 5_1%、V :0. 5-l%、Ta :0. 5-l%、Hg :5-10% ;辅助成分按照质量百分比分别包括以下组份： 聚丙烯：20-35%、润滑剂：2-10% ;并且合金由不等压铸造获得。
[0006] 上述合金的制造方法为： (1) 设备烘干：除去制备合金时需要用到的熔炼工具表面含有的涂料以及锈迹等，将其 升温至300-35(TC后，在其表面均匀喷涂一层保护涂料；再将温度提升至400-60(TC，保温 0. 5-lh烘干发黄备用； (2) 制备合金液：按照质量百分比：Ti :30-45%、Si :2. 5-3%、Mn :1-1. 5%、Nb :1-2%、Ni : 5-10%、Cr :5-10%、B :0? 5-1%、V :0? 5-1%、Ta :0? 5-1%、Hg :5-10%，的配比称取原料，并放入 感应熔炼炉中熔炼；熔炼完成后进行真空浇注铸锭，并在150-200°C的温度下去应力处理 1-2h ;去应力处理后将其碾磨成纳米合金粉；并将纳米合金粉与辅助成分相混合，搅拌均 勾形成合金液； (3) 不等压铸造：将步骤（2)中的合金液注入铸造保温坩埚，设定不等压铸造工艺参 数：气源压力为1. 25-1. 55Mpa，同步压力为1. 15-1. 25Mpa，升液速度为48-60mm/s，充型速 度为43-65mm/s，增压速度为95-105mm/s，结晶增压压力为0? 02-0. 025Mpa ; 注入模具，进行不等压铸造的升液、充型、保压、卸压；向模具型腔和保温坩埚同时通入 压缩空气，调节升液压力为〇? 25-0. 31Mpa，充型压力为0? 25-0. 31Mpa，下工作罐内的坩埚 内的熔体在压力差的作用下经升液管沿反重力方向充填石英砂铸型，充型完成后按照设定 的增压速度增压；当上下工作罐的压力差达到〇.〇5Mpa时进行保压，保压时间为5-10min ; 之后将合金液平稳注入所需形状模具中，并在不等压作用下凝固结晶形成螺丝本体铸 件；结晶时长为15-25s，保压时间为85-110s，最后卸压取出； (4)表面处理：空气喷涂Xylan涂料。
[0007] 作为优选，聚丙烯的熔体流动速率为70_90g/min ;润滑剂为硬脂酸钙。
[0008] 作为优选，步骤（4)中的Xylan涂料按照每公斤Xylan涂料加入200_500g成膜剂 以及5-10Kg纯净水进行配制。
[0009] 本发明中的主要成分包含Ti、Si、Mn、Nb、Ni、Cr、B、V、Ta以及Hg。其中Ti作为 深海金属，重量轻、强度高，能够承受深海强大的压力，并且耐酸碱腐蚀性能优秀；Si在贝 氏体转变过程中具有强烈抑制碳化物析出的特点，并稳定和细化奥氏体，增加Mn的偏聚， 充分提尚合金的抗冲击初性；Mn可以提尚珠光体含量，进而提尚抗拉强度，但当含量过尚 时容易产生偏析，降低合金的塑性以及韧性，因此将Mn的质量百分比不宜过高；少量的Nb 可使合金的晶粒细化，提高抗蚀性；Ni和B均为强增加淬透性元素，可充分提高合金的抗冲 击韧性；V可以赋予合金一些特殊机能，如提高抗张强度和屈服点；Ta具有极其出色的化学 性质，具有极高的抗腐蚀性；同样Hg为惰性金属，不溶于任何酸碱，同样具有极强的防蚀性 能。本发明中的辅助成分由聚丙烯以及润滑剂组成，添加聚丙烯能够有效改善合金的韧性。
[0010] 并且本发明在合金的表面还喷涂有Xylan涂料，Xylan涂料在合金表面形成的干 膜具有优越的防烟雾性能以及卓越的抗酸性能。
[0011] 本发明与现有技术相比，选用特殊的成分配比，使其自身强度、韧性以及耐腐蚀性 显著提高；同时采用不等压铸造的方式，能够有效控制合金内部气孔、缩孔出现的概率，有 效提升合金的质量。
【具体实施方式】
[0012] 以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体 实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
[0013] 实施例1 : 本发明为一种用于深海设备的合金，合金包括主要成分以及辅助成分；主要成分按照 质量百分比分别包括以下组份：Ti :30%、Si :3%、Mn :1. 5%、Nb :2%、Ni :5%、Cr :10%、B :0? 5%、 V :1%、Ta :1%、Hg :10% ;辅助成分按照质量百分比分别包括以下组份：恪体流动速率为70g/ min的聚丙烯：26%、硬脂酸钙：10% ;并且合金由不等压铸造获得。
[0014] 上述合金的制造方法为： (1) 设备烘干：除去制备合金时需要用到的熔炼工具表面含有的涂料以及锈迹等，将其 升温至30(TC后，在其表面均匀喷涂一层保护涂料；再将温度提升至40(TC，保温0. 5h烘干 发黄备用； (2) 制备合金液：按照质量百分比：Ti :30%、Si :3%、Mn :1. 5%、Nb :2%、Ni :5%、Cr :10%、B : 0. 5%、V :1%、Ta :1%、Hg : 10%，的配比称取原料，并放入感应熔炼炉中熔炼；恪炼完成后进行 真空浇注铸锭，并在150°C的温度下去应力处理lh ;去应力处理后将其碾磨成纳米合金粉； 并将纳米合金粉与辅助成分相混合，搅拌均匀形成合金液； (3) 不等压铸造：将步骤（2)中的合金液注入铸造保温坩埚，设定不等压铸造工艺参 数：气源压力为1. 25Mpa，同步压力为1. 15Mpa，升液速度为60mm/s，充型速度为65mm/s，增 压速度为l〇5mm/s，结晶增压压力为0? 02Mpa ; 注入模具，进行不等压铸造的升液、充型、保压、卸压；向模具型腔和保温坩埚同时通入 压缩空气，调节升液压力为〇.25Mpa，充型压力为0.25Mpa，下工作罐内的坩埚内的熔体在 压力差的作用下经升液管沿反重力方向充填石英砂铸型，充型完成后按照设定的增压速度 增压；当上下工作罐的压力差达到0. 〇5Mpa时进行保压，保压时间为5min ; 之后将合金液平稳注入所需形状模具中，并在不等压作用下凝固结晶形成螺丝本体铸 件；结晶时长为15s，保压时间为85s，最后卸压取出； (4)表面处理：按照每公斤Xylan涂料加入200g成膜剂以及5Kg纯净水配制Xylan涂 料，并进行空气喷涂。
[0015] 通过上述步骤制备的合金，组织均匀、晶粒尺寸小，强度以及韧性优秀；并将其放 置于模拟海水的环境中测试出依旧具有良好的力学性能，如下表所示:_
实施例2 : 本发明为一种用于深海设备的合金，合金包括主要成分以及辅助成分；主要成分按照 质量百分比分别包括以下组份：Ti :38%、Si :3%、Mn :l%、Nb :l%、Ni :10%、Cr :5%、B :0? 5%、V : 0. 5%、Ta :1%、Hg :5% ;辅助成分按照质量百分比分别包括以下组份：熔体流动速率为90g/ min的聚丙烯：25%、硬脂酸钙：10% ;并且合金由不等压铸造获得。
[0016] 上述合金的制造方法为： (1) 设备烘干：除去制备合金时需要用到的熔炼工具表面含有的涂料以及锈迹等，将其 升温至325°C后，在其表面均匀喷涂一层保护涂料；再将温度提升至50(TC，保温0. 7h烘干 发黄备用； (2