CN112760524A - 一种抗氧化镍铝合金丝及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗氧化镍铝合金丝，其组份及成分重量配比为：铝5％‑10％、铁0.1％‑0.5％、硅0.1％‑0.5％、稀土0.01％‑0.1％，余量为镍和加工过程中不可避免的杂质；其技术要点为，在镍铝合金丝的制备过程中，添加一定组份的硅，可作为还原剂和脱氧剂，应用到合金丝的生产中能显著提高丝材的抗拉强度和弹性极限；使用到铈和钇，作为添加元素使用，可明显提高合金的抗氧化性能,减少合金表面氧化膜的剥落；可利用拉丝作业时产生的废料，实现了资源的回收利用，将其制作成镍铝合金丝表面的涂层，同时还能进一步提高整个镍铝合金丝的抗高温氧化、耐热冲击和抗擦伤的性能，从而增加镍铝合金丝的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及合金加工领域，特别涉及一种抗氧化镍铝合金丝及其制备方法。
背景技术
合金是一种金属与另一种或几种金属或非金属经过混合熔化，冷却凝固后得到的具有金属性质的固体产物，若是将合金进行拉丝加工，可制作成合金钢丝、纯镍丝、镍铝合金丝以及铜镍合金丝等。
现有对镍铝合金丝的加工过程中，镍铝合金丝本身的在进行拉伸作业和缠绕作业时，若是拉伸强度偏高，则会使镍铝合金丝发生断裂的概率明显上升；同时镍铝合金丝整体的抗氧化性能得不到进一步提高，使的整个镍铝合金丝的制备工艺需要得到进一步的完善和提高。
因此，本领域技术人员提供了一种抗氧化镍铝合金丝及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抗氧化镍铝合金丝及其制备方法，在镍铝合金丝的制备过程中，添加一定组份的硅，可作为还原剂和脱氧剂，应用到合金丝的生产中能显著提高丝材的抗拉强度和弹性极限，确保合金线在进行拉伸作业和缠绕作业时不会发生断裂现象；在真空中频感应炉内作业时，加热的温度呈梯度增涨，使得物料可分批次添加，应对对应阶段的温度，在一定程度上可提高方坯条加工成型的效率，使用到铈和钇，作为添加元素使用，可明显提高合金的抗氧化性能,减少合金表面氧化膜的剥落；可利用拉丝作业时产生的废料，实现了资源的回收利用，将其制作成镍铝合金丝表面的涂层，同时还能进一步提高整个镍铝合金丝的抗高温氧化、耐热冲击和抗擦伤的性能，从而增加镍铝合金丝的使用寿命。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种抗氧化镍铝合金丝，其组份及成分重量配比为：铝5％-10％、铁0.1％-0.5％、硅0.1％-0.5％、稀土0.01％-0.1％，余量为镍和加工过程中不可避免的杂质。
优选的，其组份及成分重量配比为：铝6％-8％、铁0.2％-0.4％、硅0.2％-0.4％、稀土0.02％-0.08％，余量为镍和加工过程中不可避免的杂质。
优选的，其组份及成分重量配比为：铝7％、铁0.3％、硅0.3％、稀土0.06％，余量为镍和加工过程中不可避免的杂质。
优选的，所述稀土中包括铈族稀土和钇族稀土元素共存的矿物，且铈族稀土和钇族稀土的元素比例为3比1。
优选的，一种抗氧化镍铝合金丝的制备方法，包括如下步骤：
（1）、预处理：按照抗氧化镍铝合金丝的组份及成分重量进行配备，形成原料；将原料倒入氧化铝坩埚，在真空中频感应炉中熔键成方坯条；
（2）、轧制：将方坯条送至轧丝机内轧制成丝坯；
（3）、拉丝：将制作好的丝坯送至拉丝机内进行拉丝作业，形成镍铝合金丝；
（4）、喷涂作业：将拉丝作业时产生的合金碎屑利用高温高压焰流瞬间加热到熔融态，然后利用喷枪，将熔融态的合金碎屑喷涂到镍铝合金丝的表面，形成层状涂层。
优选的，所述步骤（1）中，先将铝和镍按照1比3的比例进行配比，形成原料，原料倒入到坩埚的过程中持续添加铁和硅，最后添加稀土。
优选的，将原料倒入到坩埚的过程中持续添加铁和硅时，真空中频感应炉内的温度为1500℃，保持该温度的时间为0.2-0.5h，在添加稀土的过程中，真空中频感应炉内的温度升高至1700℃，形成铈和钇的氧化物，复合熔铸到方坯条内。
优选的，所述步骤（4）中，使用到喷枪的喷嘴采用呈环形的空心圈铸成，且该空心圈的内壁四周均匀开设有若干喷孔。
与现有技术相比，本发明提供了一种抗氧化镍铝合金丝及其制备方法，具有如下有益效果：
1、在镍铝合金丝的制备过程中，添加一定组份的硅，可作为还原剂和脱氧剂，应用到合金丝的生产中能显著提高丝材的抗拉强度和弹性极限，确保合金线在进行拉伸作业和缠绕作业时不会发生断裂现象；
2、在真空中频感应炉内作业时，加热的温度呈梯度增涨，使得物料可分批次添加，应对对应阶段的温度，在一定程度上可提高方坯条加工成型的效率，使用到铈和钇，作为添加元素使用，可明显提高合金的抗氧化性能,减少合金表面氧化膜的剥落；
3、可利用拉丝作业时产生的废料，实现了资源的回收利用，将其制作成镍铝合金丝表面的涂层，同时还能进一步提高整个镍铝合金丝的抗高温氧化、耐热冲击和抗擦伤的性能，从而增加镍铝合金丝的使用寿命。
该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
附图说明
图1为本发明的喷嘴结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
一种抗氧化镍铝合金丝，其组份及成分重量配比为：铝5％、铁0.1％、硅0.1％、稀土0.01％，余量为镍和加工过程中不可避免的杂质。
稀土中包括铈族稀土和钇族稀土元素共存的矿物，且铈族稀土和钇族稀土的元素比例为3比1。
一种抗氧化镍铝合金丝的制备方法，包括如下步骤：
（1）、预处理：按照抗氧化镍铝合金丝的组份及成分重量进行配备，形成原料；将原料倒入氧化铝坩埚，在真空中频感应炉中熔键成方坯条；
在上述步骤（1）中，先将铝和镍按照1比3的比例进行配比，形成原料，原料倒入到坩埚的过程中持续添加铁和硅，最后添加稀土；
将原料倒入到坩埚的过程中持续添加铁和硅时，真空中频感应炉内的温度为1500℃，保持该温度的时间为0.2-0.5h，在添加稀土的过程中，真空中频感应炉内的温度升高至1700℃，形成铈和钇的氧化物，复合熔铸到方坯条内。
（2）、轧制：将方坯条送至轧丝机内轧制成丝坯；
（3）、拉丝：将制作好的丝坯送至拉丝机内进行拉丝作业，形成镍铝合金丝；
（4）、喷涂作业：将拉丝作业时产生的合金碎屑利用高温高压焰流瞬间加热到熔融态，然后利用喷枪，将熔融态的合金碎屑喷涂到镍铝合金丝的表面，形成层状涂层。
在上述步骤（4）中，使用到喷枪的喷嘴采用呈环形的空心圈铸成，且该空心圈的内壁四周均匀开设有若干喷孔。
实施例2
一种抗氧化镍铝合金丝，其组份及成分重量配比为：铝8％、铁0.3％、硅0.3％、稀土0.05％，余量为镍和加工过程中不可避免的杂质。
稀土中包括铈族稀土和钇族稀土元素共存的矿物，且铈族稀土和钇族稀土的元素比例为3比1。
一种抗氧化镍铝合金丝的制备方法，包括如下步骤：
（2）、预处理：按照抗氧化镍铝合金丝的组份及成分重量进行配备，形成原料；将原料倒入氧化铝坩埚，在真空中频感应炉中熔键成方坯条；
在上述步骤（1）中，先将铝和镍按照1比3的比例进行配比，形成原料，原料倒入到坩埚的过程中持续添加铁和硅，最后添加稀土；
将原料倒入到坩埚的过程中持续添加铁和硅时，真空中频感应炉内的温度为1500℃，保持该温度的时间为0.2-0.5h，在添加稀土的过程中，真空中频感应炉内的温度升高至1700℃，形成铈和钇的氧化物，复合熔铸到方坯条内。
（2）、轧制：将方坯条送至轧丝机内轧制成丝坯；
（3）、拉丝：将制作好的丝坯送至拉丝机内进行拉丝作业，形成镍铝合金丝；
（4）、喷涂作业：将拉丝作业时产生的合金碎屑利用高温高压焰流瞬间加热到熔融态，然后利用喷枪，将熔融态的合金碎屑喷涂到镍铝合金丝的表面，形成层状涂层。
在上述步骤（4）中，使用到喷枪的喷嘴采用呈环形的空心圈铸成，且该空心圈的内壁四周均匀开设有若干喷孔。
实施例3
一种抗氧化镍铝合金丝，其组份及成分重量配比为：铝10％、铁0.5％、硅0.5％、稀土0.1％，余量为镍和加工过程中不可避免的杂质。
稀土中包括铈族稀土和钇族稀土元素共存的矿物，且铈族稀土和钇族稀土的元素比例为3比1。
一种抗氧化镍铝合金丝的制备方法，包括如下步骤：
（3）、预处理：按照抗氧化镍铝合金丝的组份及成分重量进行配备，形成原料；将原料倒入氧化铝坩埚，在真空中频感应炉中熔键成方坯条；
在上述步骤（1）中，先将铝和镍按照1比3的比例进行配比，形成原料，原料倒入到坩埚的过程中持续添加铁和硅，最后添加稀土；
将原料倒入到坩埚的过程中持续添加铁和硅时，真空中频感应炉内的温度为1500℃，保持该温度的时间为0.2-0.5h，在添加稀土的过程中，真空中频感应炉内的温度升高至1700℃，形成铈和钇的氧化物，复合熔铸到方坯条内。
（2）、轧制：将方坯条送至轧丝机内轧制成丝坯；
（3）、拉丝：将制作好的丝坯送至拉丝机内进行拉丝作业，形成镍铝合金丝；
（4）、喷涂作业：将拉丝作业时产生的合金碎屑利用高温高压焰流瞬间加热到熔融态，然后利用喷枪，将熔融态的合金碎屑喷涂到镍铝合金丝的表面，形成层状涂层。
在上述步骤（4）中，使用到喷枪的喷嘴采用呈环形的空心圈铸成，且该空心圈的内壁四周均匀开设有若干喷孔。
可熔融态的合金涂料可从若干喷孔喷出，对镍铝合金丝的表面进行均匀的喷涂作业，将其制作成镍铝合金丝表面的涂层，同时还能进一步提高整个镍铝合金丝的抗高温氧化、耐热冲击和抗擦伤的性能，从而增加镍铝合金丝的使用寿命。
针对上述三个实施例对镍铝合金丝作出强度拉伸测试，得出如下信息表：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | |
| 硅含量对应的合金线强度提升百分比数值（与现有合金丝相比） | 5％ | 30％ | 32％ |
如上表可知，镍铝合金丝的硅含量在0.1％-0.3％时，其强度提升数值较大，而镍铝合金丝的硅含量在0.3％-0.5％时，其强度提升数值不明显。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种抗氧化镍铝合金丝，其特征在于，其组份及成分重量配比为：铝5％-10％、铁0.1％-0.5％、硅0.1％-0.5％、稀土0.01％-0.1％，余量为镍和加工过程中不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种抗氧化镍铝合金丝，其特征在于：其组份及成分重量配比为：铝6％-8％、铁0.2％-0.4％、硅0.2％-0.4％、稀土0.02％-0.08％，余量为镍和加工过程中不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的一种抗氧化镍铝合金丝，其特征在于：其组份及成分重量配比为：铝7％、铁0.3％、硅0.3％、稀土0.06％，余量为镍和加工过程中不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的一种抗氧化镍铝合金丝，其特征在于：所述稀土中包括铈族稀土和钇族稀土元素共存的矿物，且铈族稀土和钇族稀土的元素比例为3比1。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种抗氧化镍铝合金丝的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）、预处理：按照抗氧化镍铝合金丝的组份及成分重量进行配备，形成原料；将原料倒入氧化铝坩埚，在真空中频感应炉中熔键成方坯条；
（2）、轧制：将方坯条送至轧丝机内轧制成丝坯；
（3）、拉丝：将制作好的丝坯送至拉丝机内进行拉丝作业，形成镍铝合金丝；
（4）、喷涂作业：将拉丝作业时产生的合金碎屑利用高温高压焰流瞬间加热到熔融态，然后利用喷枪，将熔融态的合金碎屑喷涂到镍铝合金丝的表面，形成层状涂层。
6.根据权利要求5所述的一种抗氧化镍铝合金丝的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，先将铝和镍按照1比3的比例进行配比，形成原料，原料倒入到坩埚的过程中持续添加铁和硅，最后添加稀土。
7.根据权利要求6所述的一种抗氧化镍铝合金丝的制备方法，其特征在于：将原料倒入到坩埚的过程中持续添加铁和硅时，真空中频感应炉内的温度为1500℃，保持该温度的时间为0.2-0.5h，在添加稀土的过程中，真空中频感应炉内的温度升高至1700℃，形成铈和钇的氧化物，复合熔铸到方坯条内。
8.根据权利要求5所述的一种抗氧化镍铝合金丝的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中，使用到喷枪的喷嘴采用呈环形的空心圈铸成，且该空心圈的内壁四周均匀开设有若干喷孔。
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