专利名称：航空高压舱用高性能弹性合金材料及其生产方法
技术领域：
本发明涉及高温仓内适用的新型高性能弹性材料及其生产方法，尤其是关于弹性材料钴基3J21合金的改进。
背景技术：
随着航空航天飞行器的不断更新与发展，对材料性能要求也越来越高，航空航天飞行器的工作条件十分复杂，大部分构件在高复合应力、高温及环境侵蚀下服役，所以对航空航天材料的主要要求是耐高温、耐低温、高比强度、高比刚度、抗疲劳、耐腐蚀、长寿命和低成本。目前的弹性合金市场上，高端产品使用的弹性材料是钴基3J21合金，该材料耐腐蚀性能好，抗拉强度高，完全能满足部分使用要求，但价格十分昂贵。每公斤在1800元左右，使得产品的成本很高。尽管很多知名的制造商在提高和稳定弹性材料如3J21合金的性能做了很多工作但并没从本质上解决该合金在质量上、使用上存在的问题。例如小于规定尺寸缠绕试验、同一相面上正反向弯曲90°的脆裂问题，也限制该合金进一步开发和应用。
发明内容
针对以上存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种航空高压舱用高性能弹性合金材料及其生产方法，是在3J21合金成份的基础上，加入鑭-铈合金、元素钛、铝、来达到细化晶粒，达到提高弹性合金产品的质量。本发明的技术方案是通过以下方式实现的一种航空高压舱用高性能弹性合金材料，其化学成份为(wt. % 表示)=Ni 14. 0 21. 0%、Cr 19 21%、Co 39 41%、Si ^ 0. 6%、Mn 1. 7 2. 3%、C 0. 07 0. 12%,P 0. 010%, S 0. 010%,Mo 6. 50 7. 70%, Ti 0. 35 1. 0%、A1 0. 2 0. 4%、鑭-铈合金0. 5%、其余为Fe。其生产方法真空熔炼一电渣精炼一锻打开坯一热轧成型一冷拉一热处理，包括以下步骤
1)、真空熔炼将原料为Ni板、金属Cr、Co、工业纯狗经烘烤后装入进行中频熔炼；待材料熔化70%后加大功率高速熔化，当全熔后待达到精炼温度后进入精炼期，精炼保持30 分钟，精炼后期转低真空，加入C、Mn、Si、鑭铈合金，(在熔炼炉中装入经烘烤后备用的Ni、 Cr、Fe、Co炉料，低功率化料，待材料熔化70%后加大功率高速熔化，当全熔后待达到精炼温度后进入精炼期，精炼保持30分钟，精炼后期转低真空，在料盅内分格放入C、Mn、Si、鑭铈合金)大功率搅拌一分钟出钢，浇注电极；
2)、电渣精炼用萤石与二氧化钛制备引弧剂，用CaF2、Al203制作重熔电渣系；装炉、弧造渣、冶炼、补缩、冷却，制成钢锭坯；在电渣过程中采用续加铝粉的方法加渣时，勺不允许和结晶器、电极棒同时接触或肜勺乱捣结晶器上渣料，引弧电流为500—1500A，渣全熔后正常冶炼，控制电流2500-3000A，电压38-41V，使电极熔化，直到结晶器装满为止。3)、锻打开坯
(1)预热钢锭坯由室温加热到850°C，预热30分钟，(2)升温升温到1160-1180°C翻锭坯，时间30-35分钟，
(3)保温达到锻造温度时进行保温，保温>20分钟，始锻温度为1180°C，终锻温度为 950 0C ；
(4)锻制采用二轻一重，二均勻操作法制成钢锭；
所述的锻制是锻打开始以较小的变形量进行轻击，等塑性提高后酌情重击，临近终锻温度时再轻击，变形要求均勻，避免在同一位置反复撞击，每次送进量应小于钻宽，每次送进量应大于压下量，避免产生折迭，钢锭锻打时，先锻小头，小头锻打尺寸合格，再倒过来锻制大头；
4)、热轧成型入炉温度:850-900°C、升温时间彡40分钟、加热温度:1180-1200 保温时间彡20分钟、始轧温度彡1160°C、终锻温度彡8500C ；
5)、冷拉
一、配模工艺要求
作业前，先进行配模，配模工艺标准按以下进行。(1)单位(mm) “*”表示退火(退火温度参见《煤炉、油炉热处理(退火)一览表》 Φ 18. 0* Φ 17. 0* Φ 16. 0* Φ 15. 0* Φ 14. 0* Φ 13* 8. 5* 禾口 10*
(2)精拉
8. 0*-7· 0-6. 0*-5· 0*-4· 0*_3· 0*2. 5*_1· 5-1. 0
每拉下一个规格酸洗检查，如有表面缺陷(如毛边、包皮、裂纹)，用手提砂轮轻修磨，要求表面修磨深度不超0. 5m。二、煤炉、油炉热处理(退火)一览表
权利要求
1.一种航空高压舱用高性能弹性合金材料，其化学成份为(wt.%表示)=Ni 14. 0 21. 0%、Cr 19 21%、Co 39 41%、Si 彡 0. 6%、Mn 1. 7 2. 3%、C 0. 07 0. 12%、P 0. 010%、S 0. 010%、Mo 6. 50 7. 70%、Ti 0. 35 1. 0%、Al 0. 2 0. 4%、鑭-铺合金 0. 5%、其余为i^e。
2.一种根据权利要求1所述的航空高压舱用高性能弹性合金材料的生产方法，其特征在于包括以下步骤1)、真空熔炼将原料为Ni板、金属Cr、Co、工业纯狗经烘烤后装入进行中频熔炼；待材料熔化70%后加大功率高速熔化，当全熔后待达到精炼温度后进入精炼期，精炼保持30 分钟，精炼后期转低真空，在料盅内分格放入C、Mn、Si、鑭铈合金，大功率搅拌一分钟出钢， 浇注电极；2)、电渣精炼用萤石与二氧化钛制备引弧剂，用CaF2、Al2O3制作重熔电渣系；装炉、 弧造渣、冶炼、补缩、冷却，制成钢锭坯；在电渣过程中采用续加铝粉的方法，加渣时勺不允许和结晶器、电极棒同时接触或肜勺乱捣结晶器上渣料，引弧电流为500—1500A，渣全熔后正常冶炼，控制电流2500-3000A，电压38-41V，使电极熔化，直到结晶器装满为止，冶炼补缩、冷却脱锭空冷；3)、锻打开坯(1)预热钢锭坯由室温加热到850°C，预热30分钟；(2)升温升温到1160-1180°C翻锭坯，时间30-35分钟；(3)保温达到锻造温度时进行保温，保温>20分钟，始锻温度为1180°C，终锻温度为 950 0C ；(4)锻制采用二轻一重，二均勻操作法制成钢锭；所述的锻制是锻打开始以较小的变形量进行轻击，等塑性提高后酌情重击，临近终锻温度时再轻击，变形要求均勻，避免在同一位置反复撞击，每次送进量应小于钻宽，每次送进量应大于压下量，避免产生折迭，钢锭锻打时，先锻小头，小头锻打尺寸合格，再倒过来锻制大头；4)、热轧成型材料装入退火炉的温度850°C、升温时间》40分钟、加热温度到 1180-1200°C，保温时间^ 20分钟，开始热轧，始轧温度^ 1160°C、终锻温度^ 850°C ；5)、冷拉(1)配模:(2)精拉每拉下一个规格酸洗检查，表面缺陷深度不超0.5m ；6)热处理将冷拉后的丝材平铺在钟罩式氢气保护光亮退火炉中间的料架上，进行热处理入炉温度彡300°C、加热温度1030°C、保温时间Ih后空冷，出料。
全文摘要
一种航空高压舱用高性能弹性合金材料，其化学成份为(wt.%表示)Ni14.0~21.0%、Cr19~21%、Co39~41%、Si≤0.6%、Mn1.7～2.3%、C0.07～0.12%、P0.010%、S0.010%、Mo6.50～7.70%、Ti0.35～1.0%、A10.2～0.4%、鑭-铈合金0.5%、其余为Fe。其生产方法1)真空熔炼；2)电渣精炼；3)锻打开坯；4)热轧成型；5)冷拉；6)热处理。本发明，其抗拉强度达到160/250(MPa)，经缠绕试验不少于15圈不发生断裂，明显优于国家标准，同一相面上正反向弯曲90°弯曲处外侧未出现裂纹和断裂。
文档编号C22C30/00GK102230120SQ20111016516
公开日2011年11月2日 申请日期2011年6月20日 优先权日2011年6月20日
发明者姜建东, 束志华, 王国年, 赵堪 申请人:丹阳市龙鑫合金有限公司