恒弹性合金材料及其用途和制备方法、游丝的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种恒弹性合金材料及其用途和制备方法、游丝的制造方法。恒弹性合金材料，包括36wt％～44wt％的Ni、5wt％～6.5wt％的Cr、40wt％～58.6wt％Fe以及0.3wt％～9.0wt％Y；其中，Y为V和Nb中的一种或者两种。本发明专利技术的恒弹性合金材料及其用途和制备方法、游丝的制造方法能够强化游丝的强度，具有较高的弹性模量和相对较低的温度系数。量和相对较低的温度系数。量和相对较低的温度系数。

【技术实现步骤摘要】
恒弹性合金材料及其用途和制备方法、游丝的制造方法


[0001]本专利技术涉及合金材料领域，尤其涉及一种恒弹性合金材料及其用途和制备方法、游丝的制造方法。

技术介绍

[0002]对于机械手表，准确计量时间，需要依赖于游丝摆轮构成的振动系统，它具有固定的振动周期，振动周期T0可用公式(1)表示：
[0003][0004]其中，E为游丝材料弹性模量；
[0005]J
b
为摆轮的转动惯量；
[0006]b为游丝宽度；
[0007]h为游丝厚度；
[0008]L为游丝长度。
[0009]此外，机械手表的温度系数c由游丝的弹性模量温度系数β、线膨胀系数α和摆轮的线膨胀系数α
′
共同决定，可用式(2)表示：
[0010][0011]在式(2)中，α
′
的数值通常是固定的，为了保证机械手表的走时精度，应尽量减小游丝摆轮振动周期的变化，归根到底是应尽量减小游丝弹性模量随温度的变化，并使游丝的线膨胀系数尽量小。
[0012]众所周知，对于一般的合金，随温度的升高，弹性模量有下降的趋势。瑞士物理学家Charles发现当Fe
‑
Ni合金中，镍的含量在36％附近时，合金的线膨胀系数特别小，且弹性模量温度系数在Ni含量为18％～44％时为正值。通过对此类材料的成分和组织进行调控，可以使得温度系数c尽量小，这为提高机械手表走时精度提供了可能。
[0013]但是双组分的Fe
‑
Ni合金弹性模量和强度较低，作为频繁运转的游丝材料来说力学性能不足，现有技术中，一般通过碳化物或金属间化合物进行强化，以提高合金的强度。在现有机械手表游丝领域，应用较多的是Nivarox合金，通过在含Ni37％的Fe
‑
Ni合金中添加Ti和Be，最终使Ti形成碳化物对合金进行强化，并利用Be的原子半径小，形成较强的强化效应。但Be具有毒性，这对人体健康是不利的。此外，碳化物颗粒一般较大，形成的碳化物对基体具有割裂作用，易成为裂纹萌生源。
[0014]现有技术另一种应用较多的恒弹性合金是含有Cr、Ti、Mn、Si、Al，且Ni含量在41.5～43.5％的Fe
‑
Ni系合金，这种合金通过在热处理时形成由Ni、Ti、Al等元素组成的复杂金属间化合物进行强化，该合金属多合金元素的组成，金属间化合物之间的原子配比易受工艺的影响，因此Ni的消耗可控性差。有效Ni含量微量变动，容易引起弹性模量温度系数的较大波动，这对于获得稳定可靠的游丝是不利的。且金属间化合物一般为脆性相，对合金的综
合性能不利。
[0015]现有技术制造合金游丝的工艺，所制得的游丝金相组织为板条状，晶粒存在锋利的棱角，易成为裂纹萌生源，这对获得可靠的游丝也是不利的。
[0016]专利CN106811670B公开了一种改进用于钟表应用的Fe
‑
Ni
‑
Cr
‑
Mn合金的方法，通过设计4.0％至13.0％Ni，4.0％至12.0％Cr，21.0％至25.0％Mn，0
‑
5.0％Mo和/或0
‑
5.0％Cu，余量Fe，并通过在铸造过程中引入含C、N合金的形式，进行合金的强化。该合金中具有耐腐蚀作用的Ni含量不足，因而整体耐腐蚀性大大下降，且使用温度范围窄。此外，在铸造过程中引入C和N后，虽会造成合金强化，但难以进行冷加工变形。按照现有合金游丝生产工艺，从原材料到最终游丝成品丝材，要经过超过70％以上的冷变形，这对于游丝这种精度要求极高的零件，实现规模化生产几乎是不可能的。
[0017]专利CN104988423B公开了一种高弹性模量弹性元件用恒弹性合金及其制备方法，该方法制备的合金组织为强{112}<111>弱{110}<112>板织构。因此，合金的性能是各向异性的，这在零件应用过程中是不利的。

技术实现思路

[0018]本专利技术针对上述技术问题，提出了一种恒弹性合金材料及其用途、游丝的制造方法。
[0019]本专利技术提出以下技术方案：
[0020]本专利技术提出了一种恒弹性合金材料，包括36wt％～44wt％的Ni、5wt％～6.5wt％的Cr、40wt％～58.6wt％Fe以及0.3wt％～9.0wt％Y；其中，Y为V和Nb中的一种或者两种。
[0021]本专利技术上述的恒弹性合金材料中，Y包括V和Nb；V的含量为0.3wt％～2.9wt％，Nb的含量为0.55wt％～5.3wt％。
[0022]本专利技术上述的恒弹性合金材料中，还包括0.4wt％～1.2wt％的N。
[0023]本专利技术还提出了一种恒弹性合金材料的制备方法，包括如下步骤：
[0024]按照36wt％～44wt％的Ni、5wt％～6.5wt％的Cr、40wt％～58.6wt％Fe以及0.3wt％～9.0wt％Y的比例称取组分并一起球磨成粉体；其中，Y为V和Nb中的一种或者两种；
[0025]将球磨获得的粉体进行成型，然后烧结形成恒弹性合金材料。
[0026]本专利技术上述的恒弹性合金材料的制备方法中，恒弹性合金材料的烧结制度为：烧结环境为真空环境、氢气环境或氮气氛环境，烧结温度为1200℃
‑
1360℃，烧结时间为30min
‑
240min。
[0027]本专利技术上述的恒弹性合金材料的制备方法中，在烧结形成恒弹性合金材料后，还对该恒弹性合金材料进行了时效处理，参数为：时效温度为550℃
‑
800℃，时效时间为20min
‑
240min。
[0028]本专利技术还提出了一种游丝的制造方法，包括如下步骤：
[0029]步骤1、制备恒弹性合金材料；恒弹性合金材料包括36wt％～44wt％的Ni、5wt％～6.5wt％的Cr、40wt％～58.6wt％Fe以及0.3wt％～9.0wt％Y；其中，Y为V和Nb中的一种或者两种；
[0030]步骤2、对恒弹性合金材料进行热加工和冷加工，直至形成丝材；
[0031]步骤3、将丝材绕设在模具中，形成螺旋形的游丝初坯；
[0032]步骤4、将丝材连同模具一起进行热处理，从而得到游丝。
[0033]本专利技术上述的游丝的制造方法中，步骤1还包括：
[0034]步骤1.1、按照36wt％～44wt％的Ni、5wt％～6.5wt％的Cr、40wt％～58.6wt％Fe以及0.3wt％～9.0wt％Y的比例称取组分并一起球磨成粉体；其中，Y为V和Nb中的一种或者两种；
[0035]步骤1.2、将球磨获得的粉体进行成型，然后烧结形成预合金；
[0036]步骤1.3、将预合金进行熔炼，形成所述恒弹性合金材料。
[0037]本专利技术上述的游丝的制造方法中，步骤4包括：
[0038]步骤4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种恒弹性合金材料，其特征在于，包括36wt％～44wt％的Ni、5wt％～6.5wt％的Cr、40wt％～58.6wt％Fe以及0.3wt％～9.0wt％Y；其中，Y为V和Nb中的一种或者两种。2.根据权利要求1所述的恒弹性合金材料，其特征在于，Y包括V和Nb；V的含量为0.3wt％～2.9wt％，Nb的含量为0.55wt％～5.3wt％。3.根据权利要求1或2所述的恒弹性合金材料，其特征在于，还包括0.4wt％～1.2wt％的N。4.一种恒弹性合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按照36wt％～44wt％的Ni、5wt％～6.5wt％的Cr、40wt％～58.6wt％Fe以及0.3wt％～9.0wt％Y的比例称取组分并一起球磨成粉体；其中，Y为V和Nb中的一种或者两种；将球磨获得的粉体进行成型，然后烧结形成恒弹性合金材料。5.根据权利要求4所述的恒弹性合金材料的制备方法，其特征在于，恒弹性合金材料的烧结制度为：烧结环境为真空环境、氢气环境或氮气氛环境，烧结温度为1200℃
‑
1360℃，烧结时间为30min
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240min。6.根据权利要求4或5所述的恒弹性合金材料的制备方法，其特征在于，在烧结形成恒弹性合金材料后，还对该恒弹性合金材料进行了时效处理，参数为：时效温度为550℃
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800℃，时效时间为20min
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240min。7.一种游丝的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、制备恒弹性合金材料；恒弹性合金材料包括36wt％～44wt％的Ni、5wt％～6.5wt％的Cr、40wt％～58.6wt％Fe以及0.3wt％～9.0wt％Y；其中，Y为V和Nb中的一种或者两种；步骤2、对恒弹性合金材料进行热加工和冷加工，直至形成丝材；步骤3、将丝材绕设在模具中，形成螺旋形的游丝初坯；步骤4、将丝材连同模具一起进行热处理，从而得到游丝。8.根据权利要求7所述的游丝的制造方法，其特征在于，步骤1还包括：步骤1.1、按照36wt％～44wt％的Ni、5wt％～6.5wt％的Cr、40wt％～58.6wt％Fe以及0.3wt％～9.0wt...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳磊，梁梦媛，翁建寅，王学敏，凌真，郭玉环，
申请(专利权)人：飞亚达精密科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：