[发明专利]一种用于深海设备的合金

说明书

技术领域

本发明属于合金材料领域，具体涉及一种用于深海设备的合金及其制造方法。

背景技术

随着科技的不断进步以及对未知环境的不断探索，出于安全考虑，通常选择将探索设备投放到这些未知环境中。大海中含有丰富的自然资源，人们利用深海探测器等其他深海设备对未知的大海进行探索；但是深海中不但压力过大，且海水腐蚀性较强，现有的探测器等其他设备的壳体并不能有效满足深海探测的需求。

因此，研制出一种运用于深海设备上、能够抵御深海强大的压力以及腐蚀性的合金材料是本领域技术人员所急需解决的难题。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种用于深海设备的合金。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于深海设备的合金，合金包括主要成分以及辅助成分；主要成分按照质量百分比分别包括以下组份：Ti：30-45%、Si：2.5-3%、Mn：1-1.5%、Nb：1-2%、Ni：5-10%、Cr：5-10%、B：0.5-1%、V：0.5-1%、Ta：0.5-1%、Hg：5-10%；辅助成分按照质量百分比分别包括以下组份：聚丙烯：20-35%、润滑剂：2-10%；并且合金由不等压铸造获得。

上述合金的制造方法为：

（1）设备烘干：除去制备合金时需要用到的熔炼工具表面含有的涂料以及锈迹等，将其升温至300-350℃后，在其表面均匀喷涂一层保护涂料；再将温度提升至400-600℃，保温0.5-1h烘干发黄备用；

（2）制备合金液：按照质量百分比：Ti：30-45%、Si：2.5-3%、Mn：1-1.5%、Nb：1-2%、Ni：5-10%、Cr：5-10%、B：0.5-1%、V：0.5-1%、Ta：0.5-1%、Hg：5-10%，的配比称取原料，并放入感应熔炼炉中熔炼；熔炼完成后进行真空浇注铸锭，并在150-200℃的温度下去应力处理1-2h；去应力处理后将其碾磨成纳米合金粉；并将纳米合金粉与辅助成分相混合，搅拌均匀形成合金液；

（3）不等压铸造：将步骤（2）中的合金液注入铸造保温坩埚，设定不等压铸造工艺参数：气源压力为1.25-1.55Mpa，同步压力为1.15-1.25Mpa，升液速度为48-60mm/s，充型速度为43-65mm/s，增压速度为95-105mm/s，结晶增压压力为0.02-0.025Mpa；

注入模具，进行不等压铸造的升液、充型、保压、卸压；向模具型腔和保温坩埚同时通入压缩空气，调节升液压力为0.25-0.31Mpa，充型压力为0.25-0.31Mpa，下工作罐内的坩埚内的熔体在压力差的作用下经升液管沿反重力方向充填石英砂铸型，充型完成后按照设定的增压速度增压；当上下工作罐的压力差达到0.05Mpa时进行保压，保压时间为5-10min；

之后将合金液平稳注入所需形状模具中，并在不等压作用下凝固结晶形成螺丝本体铸件；结晶时长为15-25s，保压时间为85-110s，最后卸压取出；

（4）表面处理：空气喷涂Xylan涂料。

作为优选，聚丙烯的熔体流动速率为70-90g/min；润滑剂为硬脂酸钙。

作为优选，步骤（4）中的Xylan涂料按照每公斤Xylan涂料加入200-500g成膜剂以及5-10Kg纯净水进行配制。

本发明中的主要成分包含Ti、Si、Mn、Nb、Ni、Cr、B、V、Ta以及Hg。其中Ti作为深海金属，重量轻、强度高，能够承受深海强大的压力，并且耐酸碱腐蚀性能优秀；Si在贝氏体转变过程中具有强烈抑制碳化物析出的特点，并稳定和细化奥氏体，增加Mn的偏聚，充分提高合金的抗冲击韧性；Mn可以提高珠光体含量，进而提高抗拉强度，但当含量过高时容易产生偏析，降低合金的塑性以及韧性，因此将Mn的质量百分比不宜过高；少量的Nb可使合金的晶粒细化，提高抗蚀性；Ni和B均为强增加淬透性元素，可充分提高合金的抗冲击韧性；V可以赋予合金一些特殊机能，如提高抗张强度和屈服点；Ta具有极其出色的化学性质，具有极高的抗腐蚀性；同样Hg为惰性金属，不溶于任何酸碱，同样具有极强的防蚀性能。本发明中的辅助成分由聚丙烯以及润滑剂组成，添加聚丙烯能够有效改善合金的韧性。

并且本发明在合金的表面还喷涂有Xylan涂料，Xylan涂料在合金表面形成的干膜具有优越的防烟雾性能以及卓越的抗酸性能。

本发明与现有技术相比，选用特殊的成分配比，使其自身强度、韧性以及耐腐蚀性显著提高；同时采用不等压铸造的方式，能够有效控制合金内部气孔、缩孔出现的概率，有效提升合金的质量。