一种用于飞机卫生间阀门的合金材料的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于阀门合金材料领域，具体涉及一种用于飞机卫生间阀门的合金材料。
【背景技术】
[0002] 在飞机上因为交通工具的特殊性，飞机卫生间面临的问题是，不方便使用盛有水 的抽水马桶，因为当每遇到一次颠簸时，都可能溅出水来。这样也无法用水和虹吸管或地球 引力来清理马桶。这时，人们就设计了主动真空系统来替代被动虹吸管，因此飞机厕所又称 真空厕所。1975年，飞行员詹姆斯堪伯发明了我们现在所用的噪声巨大的真空马桶。真空厕 所用水量少、可要求更小的下水管直径、冲洗方向不受任何限制。真空系统无需考虑地球引 力，不用防止下水管垂直向上。管道也无需向下，安装新厕所布局更灵活。每冲一次真空马 桶的耗水量仅为240ml。耗水量越少意味着飞机的重量就可以更轻，可以带来更高的飞行效 率。真空马桶工作主要是利用机舱内外的气压差，把污物以每秒30米的速度送入位于飞机 后部的污水箱。在空客A380上，近800名乘客所产生的废物只用2秒钟就穿过长达60米的机 体，这在当时也是冲马桶速度的最高纪录。
[0003] 但是，飞机上使用的真空马桶的下水孔很小，直径如一粒鸡蛋，而且有一片能活动 的阀门，极易堵塞。这些情况对飞机卫生间用阀门的质量提出了很高的要求，尤其是阀门的 材料，是决定阀门质量的关键，设置影响到航空安全。但是，目前对于飞机卫生间用阀门合 金材料的研究非常有限，如何选取合适的合金材料来制备飞机卫生间用阀门，是本行业技 术人员所面临的一大难题。
[0004] -般民用飞机经常处于飞行状态，飞行人员和乘客经常使用卫生间，因而阀门使 用频率很高，这就要求阀门具有较高的耐磨性，另外，为了节省飞机的检修时间，使得检修 工作放到重要部件上，必须对经常使用的阀门提出较高的耐磨性和耐腐蚀性，其次，由于飞 机经常在气压交变的环境下工作，这样就要求阀门具有耐气压变化的抵抗能力。
[0005] 目前急需一种耐磨性好、耐腐蚀、具有耐气压变化的阀门材料。
【发明内容】
[0006] 为了克服上述现有技术缺陷，本发明的目的在于提供一种用于飞机卫生间阀门的 合金材料，其具有优良的抗腐蚀性能，耐气压变化，耐磨的性能。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明采取如下的技术方案：
[0008] -种用于飞机卫生间阀门的合金材料，采用金属单质与非金属单质熔融其特征在 于，所述合金材料是珠光体面积率为85%以上的组织，且距表面深0.35mm的珠光体团的粒 度号的平均值Pave及其标准偏差Ρσ分别满足下述公式:9.0 < Pave <13.0;0.0<Ρσ<0.3; 所述合金材料硬度2 85ΗΒ，屈服强度2 1720MPa，在-78°C条件下的抗拉强度为360MPa~ 480MPa，伸长率为46%~51 %，断面收缩率为62%~65% ;所述合金材料的化学元素成分及 其质量百分比为：
[0009] 0 · 6 % ~1 · 0 % 的碳，0 · 65 % ~1 · 10 % 的锰，0 · 035 % ~0 · 045 % 的磷，0 · 03 % ~ 0.04% 的硫，0.15% ~0.355% 的硅，18.0% ~20.0% 的铬，0.15% ~0.25% 的钼，9.0% ~ 12.0% 的镍，0.21 % ~0.30% 的铜，0.31 % ~0.42% 的锌，17.0% ~20.0% 的钴，8.0% ~ 11.0% 的锶，0.10% ~0.30% 的镧，0.50% ~3.0% 的硼，0.10% ~0.50% 的铝，0.01% ~ 0.03 %的铑，其余为铁。
[0010] 进一步地，镧的质量百分比为0.10%~0.20%，硼的质量百分比为0.50%~ 2.0%，铝的质量百分比为0.25%~0.30%，钴的质量百分比为17.0%~18.0%，铑的质量 百分比为0.01%~0.02%。
[0011] 进一步地，合金材料的化学元素成分及其质量百分比为:碳〇 . 43 %、锰0.88 %、磷 0.040%、硫0.03%、硅0.35%、铬18.0%、钼0.21 %、镍11 ·0%、铜0.28%、锌0.39%、钴 17.5%、锶10%、镧0.17%、硼1.50%、铝0.29%、铑0.018%，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0012] 本发明的另一目的，在于提供一种用于飞机卫生间阀门的制备方法，其中，包括以 下步骤：
[0013] 步骤SO 1，将待熔炼的原材料加入水冷铜坩埚的真空室内，抽真空，将锰、铬、钼、 镍、铜、锌、钴、锶、镧、铝、铑单质以350 °C/min~500 °C/min的加热速度加热至熔融，保温 30min~50min;
[0014] 步骤S02,将碳、磷、硫、娃、硼单质粉碎至ΙΟμπι~20μπι的颗粒，再采用氩气吹送至水 冷铜坩埚的真空室内，使合金材料的原材料混合均匀；
[0015] 步骤S03,采用离心浇铸的方法铸造飞机卫生间阀门合金材料，经过热等静压处理 得到飞机卫生间阀门合金材料成品。
[0016] 更进一步地，在步骤S03中，离心浇铸的方法为:铸造预热温度为650°C~700°C，离 心转速370rpm~400rpm，饶铸过程在6秒~10秒完成。
[0017] 更进一步地，在步骤S03中，静压处理的方法为：在1280 °C~1300 °C，热等静压 160MPa~200MPa的条件下，保压1小时~2小时。
[0018] 以下，对本发明中采用的合金的成分组成的限定理由进行说明，成分组成中涉及 的％指质量％。
[0019] 碳:0.6%~1.0%，钴：17.0%~20.0%，镍：9.0%~12.0%，镧：0.10%~0.30%， 合金中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，碳量高还会降低合金的 耐大气腐蚀能力;碳是对于阀门加工后的强度加强起有效作用的元素，因此需要含有0.6% 以上，随着碳含量的增加，碳化物会增加，阀门的延展性、韧性降低会降低，因而将碳含量控 制在1.0%以下，同时为了提高延展性和韧性，加入0.10 %~0.30%的镧，镧的加入使得阀 门的耐磨性有所降低，为了不降低耐磨性，加入17.0 %~20.0 %的钴和9.0 %~12.0 %的 镍，这样阀门的延展性、韧性、耐磨性进一步同时提高，同时由于加入的镧是少量的，因而材 料成本不会提高，镧的含量优选为0.17 %，钴的含量优选为17.5 %，镍的含量优选为 11.0%。在本发明中，由于Fe、Ni与Co可无限互溶，可得到晶格结构形式不同的α、γ和ε相， 另外，碳与钴在合金中形成Co-C系合金，增强合金的机械强度和抗金属疲劳能力，另外使得 合金的耐磨性和抗腐蚀性再次提高。
[0020] 锰:0.65%~1.10%，锰是一种弱脱氧剂，合金中添加锰，不但有利于合金的抗蚀 性，而且还能使合金的强度提高，并能降低热裂纹倾向，改善合金的抗腐蚀性能。随着锰含 量增加，合金强度有所提高，本发明将锰含量规定为〇. 65 %~1.10 %，优选为0.88 %。
[0021]磷：0.035%~0.045%，硫：0.03%~0.04%，硅：0.15%~0.355%，磷、硫对提高 碳素钢的抗拉强度有一定的作用，但同时又都增加钢的脆性，硅可强化铁素体，提高耐热性 和耐蚀性，在合金中能降低熔点，改善流动性，但是降低了合金的韧性和塑性，故在合金中 添加了钼，因此加入钼0.15%~0.25%，钼能使钢的晶粒细化，降低脆性，在高温时保持足 够的强度和抗蠕变能力，合金中加入钼，能提高机械性能，还可以抑制合金的脆性，考虑到 硅、磷、硫与钼的相互影响，在航空条件及飞机卫生间阀门的特殊需求下，本发明将硅含量 规定为〇. 1 %~〇. 355 %，优选为0.35 % ;钼含量规定为0.15 %~0.25 %，优选为0.21 %。磷 含量规定为〇 . 035 %~0.045 %，优选为0.040 % ;硫含量规定为0.03 %~0.04 %，优选为 0.03%〇
[0022] 络：18.0%~20.0%，络能提尚钢的抗氧