一种纳米陶铝材料在屏蔽电泵上的应用及其制作方法技术

本发明专利技术是一种屏蔽电泵，屏蔽电泵壳体及叶轮使用纳米陶铝材料制作而成。所述的纳米陶铝材料，由以下质量百分比含量的组分构成：Si 6～8％、Mg 0.2～0.4％、Cu 1.5～3.5％、Fe 0.2～1.2％、Mn 0.2～0.4％、Zr 0.02～0.15％、V 0.04～0.15％、TiB2颗粒5～23％，余量为Al。本发明专利技术突破现有技术，首次将纳米陶铝材料应用在屏蔽电泵上，相比铸铁材料大大降低自重，减轻设备运行的负担。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米陶铝材料在屏蔽电泵上的应用及其制作方法
本专利技术涉及陶铝材料的应用，属于铝合金材料
，尤其涉及一种纳米陶铝材料在屏蔽电泵上的应用及其制作方法。
技术介绍
屏蔽电泵是一种无泄漏泵的一种，用于输送具有腐蚀性的、对人有害的：如剧毒，放射性、易燃易爆及价格昂贵或其它特殊的液体。由于屏蔽电泵的特殊用途，其结构形式与普通的电泵也有较大区别。现有的屏蔽电泵的壳体大多采用铸铁制作，自重大，给运输及安装带来不便，也使得设备整体运行效率下降；使用普通铝合金制作的屏蔽电泵壳体在强度上也无法满足使用的需求。因此，针对目前屏蔽电泵壳体重量大的问题提供一种纳米陶铝材料，应用于屏蔽电泵壳体上，大大降低了设备的使用成本，提高强度，减轻了设备整体的重量。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要解决现有技术的不足，提供一种纳米陶铝材料应用于屏蔽电泵壳体及叶轮，改善设备使用成本、提高强度以及减轻设备整体重量。本专利技术所采用的技术方案是，一种纳米陶铝材料，其特征在于：由以下质量百分比含量的组分构成：Si6～8％、Mg0.2～0.4％、Cu1.5～3.5％、Fe0.2～1.2％、Mn0.2～0.4％、Zr0.02～0.15％、V0.04～0.15％、TiB2颗粒5～23％，余量为Al。进一步的，所述的纳米陶铝材料由以下质量百分比含量的组分构成：Si7％、Mg0.3％、Cu1.8％、Fe0.7％、Mn0.3％、Zr0.04％、V0.05％、TiB2颗粒21％，余量为Al。进一步的，所述的TiB2颗粒为粒径在50-200nm的纳米颗粒。进一步的，所述的TiB2颗粒为粒径在80nm的纳米颗粒。进一步的，所述的TiB2颗粒的形状为六方形。一种屏蔽电泵，屏蔽电泵壳体及叶轮使用上述任一项所述的纳米陶铝材料制作而成。一种制作纳米陶铝材料的方法，包括以下步骤：S1、炉温预热，添加99.97％纯铝，待纯铝合熔化后，升温至950～980℃；S2、将KBF4、K2TiF6按质量比为1:1.5-1.6均匀混合，烘干后加入熔体中，进行机械搅拌，同时向熔体中通入惰性气体Ne；S3、取出反应熔渣，加入Si、Mg以及Al-50％Cu、Al-20％Fe、Al-10％Mn、Al-10％Zr和Al-5％V中间合金，在熔体中加入精炼剂进行除气精炼，扒去浮渣，静置后浇注到已预热到220℃的模具中，挤压成所需规格的屏蔽电泵壳体，冷却后取出。进一步的，还包括以下步骤：所述屏蔽电泵壳体经2道次480℃/4h退火与冷冲压后，进行520℃/4h固溶处理，水淬后，进行180℃/8h时效处理。进一步的，所述的Al-50％Cu中间合金中，Cu的质量百分比为50％，余量为Al；Al-20％Fe中间合金中，Fe的质量百分比为20％，余量为Al；Al-10％Mn中间合金中，Mn的质量百分比为10％，余量为Al；Al-10％Zr中间合金中，Zr的质量百分比为10％，余量为Al；Al-5％V中间合金中，V的质量百分比为5％，余量为Al；所述99.97％纯铝、KBF4、K2TiF6、Si、Mg、Al-50％Cu、Al-20％Fe、Al-10％Mn、Al-10％Zr和Al-5％V中间合金的加入量满足所得耐高温纳米陶瓷颗粒增强铝合金由以下质量百分比含量的组分构成：Si6～8％、Mg0.2～0.4％、Cu1.5～3.5％、Fe0.2～1.2％、Mn0.2～0.4％、Zr0.02～0.15％、V0.04～0.15％、TiB2颗粒5～23％，余量为Al。进一步的，所述精炼剂为六氯乙烷，其使用量为每100g铝0.1g精炼剂。本专利技术的有益效果为：本专利技术突破现有技术，首次将纳米陶铝材料应用在屏蔽电泵上，相比铸铁材料大大降低自重，减轻设备运行的负担，其中的Si颗粒提供了一定的高温强度；Cu和Mg能在铝合金中形成稳定且扩散速率低的第二相，在高温下能起到强化作用；Zr和V在形成具有热稳定性的第二相的同时，还能细化铝合金组织以起到强化作用。TiB2颗粒与铝基体结合良好，且其作为陶瓷相高温强度稳定性优异。此外，TiB2颗粒尺度细小，均匀散布在合金基体上，有利于提高铝合金的室温和高低温性能。将本专利技术材料加工成直径为6mm的标准拉伸试样，根据GB/T228-2002《金属材料室温拉伸实验方法》，结果见表1表2。本专利技术制备得到的纳米陶铝材料，与现有铝合金ZL101A相比，本专利技术铝合金材料的室温高强高塑性能均有明显的提高。表1、高强性能ZL101A纳米陶铝变化量变化率％抗拉强度(MPa)280～310410～42012040屈服强度(MPa)180～230340～35014060延伸率(％)2～32～300密度(g/cm3)2.702.770.072.5弹性模量(GPa)68～7285～901725疲劳强度107(MPa)50702040硬度HB901102022表2、高塑性能ZL101A纳米陶铝变化量变化率％抗拉强度(MPa)280～3103504013屈服强度(MPa)180～2302906026延伸率(％)2～31411367密度(g/cm3)2.702.740.041.5弹性模量(GPa)68～7273～7522.8疲劳强度107(MPa)5011060120硬度HB901001011具体实施方式以下本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1一种纳米陶铝材料，由以下质量百分比含量的组分构成：Si6％、Mg0.2％、Cu1.5％、Fe0.2％、Mn0.24％、zr0.02％、V0.04％、TiB2颗粒5％，余量为Al。进一步的，所述的TiB2颗粒为粒径在50的纳米颗粒。进一步的，所述的TiB2颗粒的形状为六方形。屏蔽电泵壳体及叶轮使用该纳米陶铝材料制作而成。一种制作纳米陶铝材料的方法，包括以下步骤：S1、炉温预热，添加99.97％纯铝，待纯铝合熔化后，升温至950℃；S2、将KBF4、K2TiF6按质量比为1∶1.5均匀混合，烘干后加入熔体中，进行机械搅拌，同时向熔体中通入惰性气体Ne；S3、取出反应熔渣，加入Si、Mg以及Al-50％Cu、Al-20％Fe、Al-10％Mn、Al-10％Zr和Al-5％V中间合金，在熔体中加入精炼剂进行除气精炼，扒去浮渣，静置后浇注到已预热到220℃的模具中，挤压成所需规格的屏蔽电泵壳体，冷却后取出。进一步的，还包括以下步骤：所述屏蔽电泵壳体经2道次480℃/4h退火与冷冲压后，进行520℃/4h固溶处理，水淬后，进行180℃/8h时效处理。进一步的，所述的Al-50％Cu中间合金中，Cu的质量百分比为50％，余量为Al；Al-20％Fe中间合金中，Fe的质量百分比为20％，余量为Al；Al-10％Mn中间合金中，Mn的质量百分比为10％，余量为Al；Al-10％Zr中间合金中，Zr的质量百分比为10％，余量为Al；Al-5％V中间合金中，V的质量百分比为5％，余量为Al；所述99.97％纯铝、KBF4、K2TiF6、Si、Mg、Al-50％Cu、Al-20％Fe、Al-10％Mn、Al-10％Zr和Al-5％V中间合金的加入量满足所得耐高温纳米陶瓷颗粒增强铝合金由以下质量百分比含量的组分构成：Si6％、Mg0.2％、C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米陶铝材料，其特征在于：由以下质量百分比含量的组分构成：Si 6～8％、Mg 0.2～0.4％、Cu 1.5～3.5％、Fe 0.2～1.2％、Mn 0.2～0.4％、Zr 0.02～0.15％、V 0.04～0.15％、TiB2颗粒5～23％，余量为Al。

【技术特征摘要】
1.一种纳米陶铝材料，其特征在于：由以下质量百分比含量的组分构成：Si6～8％、Mg0.2～0.4％、Cu1.5～3.5％、Fe0.2～1.2％、Mn0.2～0.4％、Zr0.02～0.15％、V0.04～0.15％、TiB2颗粒5～23％，余量为Al。2.如权利要求1所述的纳米陶铝材料，其特征在于，由以下质量百分比含量的组分构成：Si7％、Mg0.3％、Cu1.8％、Fe0.7％、Mn0.3％、Zr0.04％、V0.05％、TiB2颗粒21％，余量为Al。3.如权利要求2所述的纳米陶铝材料，其特征在于：所述的TiB2颗粒为粒径在50-200nm的纳米颗粒。4.如权利要求3所述的纳米陶铝材料，其特征在于：所述的TiB2颗粒为粒径在80nm的纳米颗粒。5.如权利要求4所述的纳米陶铝材料，其特征在于：所述的TiB2颗粒的形状为六方形。6.一种屏蔽电泵，其特征在于：屏蔽电泵壳体及叶轮使用权利要求1-5任一项所述的纳米陶铝材料制作而成。7.一种制作权利要求1所述的纳米陶铝材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、炉温预热，添加99.97％纯铝，待纯铝合熔化后，升温至950～980℃；S2、将KBF4、K2TiF6按质量比为1:1.5-1.6均匀混合，烘干后加入熔体中，进行机械搅拌，同时向熔体中通入惰性气体Ne；S3、取出反应熔渣，加入Si、Mg以及Al-50％Cu、Al-20％Fe、Al-10％Mn、Al-10％Zr和Al-5...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长林，
申请(专利权)人：刘长林，
类型：发明
国别省市：安徽,34