[0035] 所述的低膨胀合金还包括M,所述M为N、C、B、Mo中的一种或多种;
[0036] 所述M的原子百分比为0≤M<1.0%。
[0037] 所述具有拉伸塑性的低膨胀合金的合金结构基体为单相FCC,表面具有部分应力诱导bcc结构马氏体相。
[0038] 所述具有拉伸塑性的低膨胀合金的原子百分比:48.055 at%Co、10.5 at%Cr、3.5 at%、Ni,剩余为Fe和不可避免的杂质,
[0039] 合金的延展率为35%,热膨胀系数在100K‑400K温度区间内为:0.8×10‑6。
[0040] 所述具有拉伸塑性的低膨胀合金的原子百分比: 46.5 at%Co、15 at%Cr、5 at%Ni、0.3 at%B,剩余为Fe和不可避免的杂质,
[0041] 合金的延展率为25%,热膨胀系数在100K‑300K温度区间内为:1.5×10‑6。
[0042] 所述具有拉伸塑性的低膨胀合金的原子百分比:50 at%Co、12 at%Cr、4 at%Ni、0.1 at%C、0.1 at%N,剩余为Fe和不可避免的杂质,
[0043] 合金的延展率为30%,热膨胀系数在100K‑350K温度区间内为:1.7×10‑6。
[0044] 本发明还提供一种具有拉伸塑性的低膨胀合金的制备方法,该方法具体包括以下步骤:
[0045] 步骤1:按照设计的合金化学组分,分别称取Fe、Co、Cr、 Ni和M,去除表面氧化层;
[0046] 步骤2:将处理后的原料混合后,置于真空电弧炉中熔炼多次至均匀,得到合金铸锭;
[0047] 步骤3:将熔炼均匀的合金铸锭与M一起加入真空电弧炉中熔炼后吸铸,获得具有拉伸塑性的低膨胀合金。
[0048] 所述原料中Fe为含C、N的铸铁,纯度需>99%,Mn和Si含量少于0.5%;其它原料纯度≥99.95%。
[0049] 所述具有拉伸塑性的低膨胀合金的延展率为20‑50%,热膨胀系数在100K‑400K温‑6度区间内为:0.05‑3×10 。
[0050] 一种具有拉伸塑性的低膨胀合金,所述具有拉伸塑性的低膨胀合金采用上述的制备得到。
[0051] 实施例1:
[0052] 制备本发明所述成分为Fe‑48.055 Co‑10.5Cr‑3.5Ni‑0.1B‑0.3Mo低膨胀合金采用真空电弧炉熔炼法合成,反应方程式如下:
[0053] 37.545×Fe + 48.055×Co + 10.5×Cr + 3.5Ni+0.1B+0.3Mo= Fe‑48.055 Co‑11.5Cr‑3.5Ni‑0.1B‑0.3Mo
[0054] 具体操作按下列步骤进行:
[0055] 步骤1:称取原子百分比分别为37.545 : 48.055 : 10.5 : 3.5: 0.1 : 0.3的Fe、Co、Cr、Ni、B、Mo原料;
[0056] 步骤2:将步骤1中的原料Fe、Co、Cr、Ni、B、Mo按特定化学组分称取后混合,在真空电弧炉中熔炼多次至均匀;
[0057] 步骤3:将熔炼均匀的合金铸锭与稳定奥氏体元素混合后在真空电弧炉中熔炼后吸铸;
[0058] 特征:如图1所示,制备的合金基体结构为面心立方、表面含有应力诱导bcc马氏体;如图4所示,制备合金的延伸率达35%;如图3所示,制备合金的热膨胀系数在100K‑400K‑6温度区间内为:0.7×10 ,并在100次冷热循环以及液氮下保存30天仍保持稳定。
[0059] 实施例2
[0060] 制备本发明所述成分为Fe‑46.5Co‑15Cr‑5Ni‑0.3B低膨胀合金采用真空电弧炉熔炼法合成,反应方程式如下:
[0061] 33.5×Fe + 46.5×Co + 15×Cr + 5Ni + 0.3B= Fe‑46.5Co‑15Cr‑5Ni‑0.3B[0062] 具体操作按下列步骤进行:
[0063] 步骤1:称取摩尔比分别为33.5 : 46.5 : 15 : 5 :0.3的Fe、Co、Cr、Ni、B原料;
[0064] 步骤2:将步骤1中的原料Fe、Co、Cr、Ni、B按特定化学组分称取后混合,在真空电弧炉中熔炼多次至均匀;
[0065] 步骤3:将熔炼均匀的合金铸锭与稳定奥氏体元素混合后在真空电弧炉中熔炼后吸铸;
[0066] 特征:样品结构为面心立方,屈服强度为300MPa,热膨胀系数在100‑300K温度区间‑6内为:1.5×10 。
[0067] 实施例3
[0068] 制备本发明所述成分为Fe‑50Co‑12Cr‑4Ni‑0.1C‑0.1N 低膨胀合金采用真空电弧炉熔炼法合成,反应方程式如下:
[0069] 33.8×Fe + 50×Co + 12×Cr + 4Ni +0.1C +0.1N = Fe‑50Co‑12Cr‑4Ni‑0.1C‑0.1N
[0070] 具体操作按下列步骤进行:
[0071] 步骤1:称取摩尔比分别为33.8 : 50 : 12 : 4 : 0.1 :0.1的Fe、Co、Cr、Ni、C、N原料;
[0072] 步骤2:将步骤1中的原料Fe、Co、Cr、Ni、C、N按特定化学组分称取后混合,在真空电弧炉中熔炼多次至均匀;
[0073] 步骤3:将熔炼均匀的合金铸锭与稳定奥氏体元素混合后在真空电弧炉中熔炼后吸铸;合金结构为单相FCC,屈服强度为400MPa,延伸率为25%。
[0074] 实施例4
[0075] 制备本发明所述成分为Fe‑45Co‑11Cr‑3.7Ni‑0.2Mo‑0.3N 低膨胀合金采用真空电弧炉熔炼法合成,反应方程式如下:
[0076] 39.8×Fe + 45×Co + 11×Cr + 3.7Ni + 0.2Mo + 0.3N = Fe‑45Co‑11Cr‑3.7Ni‑0.2Mo‑0.3N
[0077] 具体操作按下列步骤进行:
[0078] 步骤1:称取摩尔比分别为39.8 : 45 : 11 : 3.7 : 0.2 :0.3的Fe、Co、Cr、Ni、Mo、N原料;
[0079] 步骤2:将步骤1中的原料Fe、Co、Cr、Ni、Mo、N按特定化学组分称取后混合,在真空电弧炉中熔炼多次至均匀;
[0080] 步骤3:将熔炼均匀的合金铸锭与稳定奥氏体元素混合后在真空电弧炉中熔炼后吸铸;
[0081] 特征:合金结构基体为单相FCC,表面存在少量bcc马氏体。屈服强度为500MPa,延‑6伸率为20%,热膨胀系数在100‑350K区间内为:1.8×10 。
[0082] 实施例5
[0083] 制备本发明所述成分为Fe‑47Co‑15Cr‑5Ni‑0.3Mo‑0.1C‑0.2N低膨胀合金采用真空电弧炉熔炼法合成,反应方程式如下:
[0084] 32.4×Fe + 47×Co + 15×Cr + 5Ni + 0.3Mo + 0.1C + 0.2N = Fe‑52Co‑15Cr‑5Ni‑0.3Mo‑0.1C‑0.2N
[0085] 具体操作按下列步骤进行:
[0086] 步骤1:称取摩尔比分别为32.4 : 47 : 15 : 5 : 0.5 :0.1 :0.2的Fe、Co、Cr、Ni、Mo、C、N原料;
[0087] 步骤2:将步骤1中的原料Fe、Co、Cr、Ni、Mo、C、N按特定化学组分称取后混合,在真空电弧炉中熔炼多次至均匀;
[0088] 步骤3:将熔炼均匀的合金铸锭与稳定奥氏体元素混合后在真空电弧炉中熔炼后吸铸;合金结构基体为单相FCC,表面存在少量bcc马氏体。屈服强度为350MPa,延伸率为‑631%,热膨胀系数在100‑350K区间内为:2.3×10 。
[0089] 实施例6
[0090] 制备本发明所述成分为Fe‑50Co‑9Cr‑7Ni‑0.3Mo‑0.2B低膨胀合金采用真空电弧炉熔炼法合成,反应方程式如下:
[0091] 33.5×Fe + 50×Co + 9×Cr + 7Ni + 0.3Mo+ 0.2B = Fe‑50Co‑9Cr‑7Ni‑0.3Mo‑0.2B
[0092] 具体操作按下列步骤进行:
[0093] 步骤1:称取摩尔比分别为33.5 : 50 : 9 : 7 : 0.3的Fe、Co、Cr、Ni、Mo、B原料;
[0094] 步骤2:将步骤1中的原料Fe、Co、Cr、Ni、Mo、B按特定化学组分称取后混合,在真空电弧炉中熔炼多次至均匀;
[0095] 步骤3:将熔炼均匀的合金铸锭与稳定奥氏体元素混合后在真空电弧炉中熔炼后吸铸,合金结构基体为单相FCC,屈服强度为500MPa,延伸率为17%,热膨胀系数在100‑300K‑6区间内为;1.3×10 。
[0096] 以上对本申请实施例所提供的一种具有拉伸塑性的低膨胀合金及其制备方法,进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
[0097] 如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解,硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语,故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内,本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题,基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式,然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的,并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
[0098] 还需要说明的是,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
[0099] 应当理解,本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0100] 上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例,但如前所述,应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述申请构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围,则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。