一种高屈服强度低热膨胀系数的合金材料制造技术

本发明专利技术涉及一种高屈服强度低热膨胀系数的合金材料，其化学成分以质量百分比计包括：C:0.10～0.12%，Ni:35.95～36.15%，Cu:0.25～0.30%，Co:4.0～4.15%，V:0.52～0.58%；所述材料在200℃时的屈服强度R

【技术实现步骤摘要】
一种高屈服强度低热膨胀系数的合金材料


[0001]本专利技术属于金属材料
，具体涉及一种高屈服强度低热膨胀系数的合金材料。

技术介绍

[0002]4J36是一种具有超低膨胀系数的特殊的低膨胀铁镍合金，1896年殷钢由瑞士物理学家夏尔
·
爱德华
·
纪尧姆首先发现，因其尺寸几乎不随温度变化而被称为因瓦合金 (Invar Alloy)，因瓦合金的居里温度一般在230℃附近，在居里温度以下的温度区间内，其膨胀系数非常稳定，故在特定工况下多有应用，特别是航空领域。因瓦合金4J36 材料的制备，质量指标须符合YB/T5241～2014、ASTM F1684～06的标准要求，中国国内部分厂家以及美国冶联ATI、法国殷菲IA对该材料的制备有所涉足。
[0003]但随着应用环境的严苛程度越来越高，部分应用单位要求因瓦合金4J36材料在高温（200℃）时具有高的屈服强度（R
P0.2
≥200MPa），并且在20℃～200℃温度范围内保持低的热膨胀系数α（1.9～2.7
×
10
‑6/℃），提出了更高的技术要求。经检测，目前各厂家制备的实物因瓦合金4J36材料、包括美国冶联ATI、法国殷菲IA的，均不能达到该技术要求。中国专利CN110106448A公开的低膨胀合金材料，是在0～100℃温度范围内热膨胀系数α≤2 .0
×
10
～6
/℃，CN113215494A公开的因瓦合金板材，是在20～100℃温度范围内热膨胀系数α≤0 .9
×
10
～6
/℃，不涉及前述高温条件下高屈服强度、低热膨胀系数的材料性能改进尝试。
[0004]如何在不影响因瓦合金低膨胀性能的前提下，有效提高因瓦合金材料的屈服强度，开发高强度低热膨胀合金材料以满足实际应用工况的更高要求，是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的上述不足，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种高屈服强度低热膨胀系数的合金材料，能达到在200℃高温时，屈服强度R
P0.2
≥200MPa，并且在20～200℃温度范围内保持低的热膨胀系数α≤2.9
×
10
‑6/℃的技术要求。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种高屈服强度低热膨胀系数的合金材料，其化学成分以质量百分比计包括：C: 0.10～0.12%，Ni:35.95～36.15 %，Cu:0.25～0.30%，Co:4.0～4.15%，V:0.52～0.58%；所述材料在200℃时的屈服强度R
P0.2
≥200MPa，在20～200℃温度范围内的热膨胀系数α≤2.9
×
10
‑6/℃。
[0007]优选方案，C的质量百分比为0.11%，Ni的质量百分比为35.99%，Cu的质量百分比为0.26%，Co的质量百分比为4.14%，V的质量百分比为0.55%；材料在200℃时的屈服强度R
P0.2
≥230MPa。
[0008]进一步地，材料的其它元素满足YB/T5241标准4J36牌号要求。
[0009]相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术高屈服强度低热膨胀系数的合金材料，在4J36基体中添增提高居里点，保
证较低膨胀系数的合金元素，使Cu的质量百分比为0.25
‑
0.30%，Co的质量百分比为4.0
‑
4.15%；4J36基体中添增强化相合金元素，在基体中析出VC沉淀相提高强度，使C的质量百分比为0.10
‑
0.12%，V的质量百分比为0.52
‑
0.58%；在4J36基体中调整优化合金热膨胀系数与镍所占质量比例的关系，使Ni的质量百分比为:35.95
‑
36.15%；本专利技术的Fe
‑
Ni
‑
Co
‑
Cu
‑
V
‑
C系低热膨胀合金材料，是在4J36基体中优化Fe
‑
Ni
‑
X系元素间的协调适配，利用第二相强化机制，在基体中弥散析出VC沉淀相，提高强度；同时增加提高居里点的合金元素（Co、Cu），抵消因强度的增加而导致的膨胀系数的增加；既提高强度，又能保证较低的膨胀系数。在高温（200℃）时具有高的屈服强度，屈服强度（R
P0.2
≥200MPa）；并且在20℃～200℃温度范围内的热膨胀系数低α≤2.9
×
10
‑6/℃，能满足实际应用工况的更高要求。
[0010]本专利技术解决了如何在不影响因瓦合金低膨胀性能的前提下，有效提高因瓦合金材料的屈服强度的难题。实现了关键技术指标：高温（200℃）时具有高的屈服强度（R
P0.2
≥200MPa）的突破！国内外尚无实证先例，具有重大应用意义。
附图说明
[0011]图1为本专利技术高屈服强度低热膨胀合金材料的化学成分检测报告封面；图2为本专利技术高屈服强度低热膨胀合金材料的化学成分分析报告；图3为本专利技术高屈服强度低热膨胀合金材料的屈服强度检测报告封面；图4为本专利技术高屈服强度低热膨胀合金材料在200℃时屈服强度检测报告；图5为本专利技术高屈服强度低热膨胀合金材料的热膨胀系数检测报告封面；图6为本专利技术高屈服强度低热膨胀合金材料在20
‑
200℃温度范围内热膨胀系数α检测报告；图7为对比例的标准因瓦合金4J36材料的化学成分检测报告封面；图8为对比例的标准因瓦合金4J36材料的化学成分分析报告；图9为对比例的标准因瓦合金4J36材料的屈服强度检测报告封面；图10为对比例的标准因瓦合金4J36材料在200℃时屈服强度检测报告；图11为对比例的标准因瓦合金4J36材料的热膨胀系数检测报告封面；图12为对比例的标准因瓦合金4J36材料在20
‑
200℃温度范围内的热膨胀系数α检测报告。
具体实施方式
[0012]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。
[0013]具体实施例的一种高屈服强度低热膨胀系数的合金材料，其化学成分以质量百分比计包括：C: 0.10～0.12%，Ni:35.95～36.15 %，Cu:0.25～0.30%，Co:4.0～4.15%，V:0.52～0.58%；其它元素满足牌号4J36 YB/T5241标准要求。实施例的高屈服强度低热膨胀合金材料，因强化相合金元素C、V的添加、基体中析出VC沉淀相提高强度，材料在高温（200℃）时，具有高的屈服强度（R
P0.2
≥200MPa）。因提高居里点，降低膨胀系数的合金元素Cu、Co的添加；调整优化合金热膨胀系数与镍所占质量比例的关系，材料又保持了较低的热膨胀系数，在20
‑
200℃温度范围内的热膨胀系数α≤2.9
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高屈服强度低热膨胀系数的合金材料，其特征在于：其化学成分以质量百分比计包括：C: 0.10～0.12%，Ni:35.95～36.15 %，Cu:0.25～0.30%，Co:4.0～4.15%，V:0.52～0.58%；所述材料在200℃时的屈服强度R
P0.2 ≥200MPa，在20～200℃温度范围内的热膨胀系数α≤2.9
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‑6/℃。2.根据权利要求1所述一种高屈服强度低热膨胀系...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱斌，陈知伟，胡瑜，黄永华，熊安君，
申请(专利权)人：宝武特冶航研科技有限公司，
类型：发明
国别省市：