权利要求
1.一种
镍合金带材，其特征在于，以质量百分数计，化学成分包括：Mn：0.20%～0.35%，Ti：0.20%～0.50%，Mg：0.20%～0.40%，余量为Ni及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的镍合金带材，其特征在于，以质量百分数计，化学成分包括：Mn：0.20%，Ti：0.30%，Mg：0.30%，余量为Ni及不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的镍合金带材，其特征在于，以质量百分数计，化学成分包括：Mn：0.35%，Ti：0.20%，Mg：0.40%，余量为Ni及不可避免的杂质。
4.根据权利要求1所述的镍合金带材，其特征在于，以质量百分数计，化学成分包括：Mn：0.30%，Ti：0.50%，Mg：0.20%，余量为Ni及不可避免的杂质。
5.一种镍合金带材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)依据镍合金带材的化学成分，称取相应质量的金属
锰、金属钛、金属镍和镍镁合金;
2)将金属镍装入中频真空感应熔炼炉的坩埚内;
抽真空至5Pa后，以250kW的功率加热坩埚，加热30min后，抽真空至1Pa;以400kW的功率加热至原材料全部熔化，达到1480℃进入精炼期，精炼保持40min;
加入金属锰，以400kW的功率搅拌2min，后加入金属钛和镍镁合金并以400kW的功率搅拌5min后出炉浇注合金锭，空冷10h后脱模，得到合金锭;
3)将合金锭置于高温电阻炉中，由室温加热至750℃并保温60min;
后随炉升温至1100℃，保温120min，出炉锻造至50×200×Lmm的扁坯;其中，L为扁坯的长度;
4)将扁坯表面铣光至无氧化皮，棱边倒角修磨后，置于高温电阻炉中由室温加热至750℃并保温60min;后随炉升温至1050℃，保温40min，出炉轧制至厚度为5.5mm的带坯;
5)将带坯入炉加热至1080℃，保温30min后进行固溶处理;
6)将固溶处理后的带坯放入酸洗池中浸泡30min，后取出用高压水冲洗，以去除表面氧化皮;
7)将酸洗后的带坯轧制为厚度0.40-0.45mm的带材，获得镍合金带材，并完成镍合金带材的制备。
6.根据权利要求2所述的镍合金带材的制备方法，其特征在于：步骤3)中，锻造的始锻温度为1050℃，终锻温度≥800℃;锻造时：
首先，将合金锭的两头棱边进行镦粗倒钝;
其次，将镦粗倒钝后的合金锭的高度镦粗至原来高度的1/2;
最后，将在高度方向上镦粗的合金锭拔长至50×200×Lmm的扁坯。
7.根据权利要求2所述的镍合金带材的制备方法，其特征在于：步骤4)中，热轧的开轧温度为1000℃，终轧温度≥750℃。
8.根据权利要求2所述的镍合金带材的制备方法，其特征在于，步骤5)具体为：
将带坯置于电阻炉内，通过电阻炉将带坯加热至1080℃，并保温30min;
保温完成后，将带坯投入水中快速冷却，并保持30min;
将带坯从水中取出后，完成固溶处理。
9.根据权利要求2所述的镍合金带材的制备方法，其特征在于：步骤6)中，以重量百分比计，酸洗池中的酸洗液包括：10%的硝酸、5%的氢氟酸和余量的水。
10.根据权利要求2所述的镍合金带材的制备方法，其特征在于：步骤7)中，冷轧应在一个轧程内完成，冷轧分多道次进行，每道次压下量为0.3-0.5mm。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及镍合金带材，具体涉及一种镍合金带材及其制备方法。
背景技术
[0002]纯镍因其优异的导电性、延展性和耐蚀性广泛应用于航空航天、能源、化工、
仪器仪表、电子电器等领域。工业常用的纯镍的常温电阻率在7.8-8.2uΩcm，抗拉强度在580MPa左右，可基本满足常用电子器件的适用要求。但是因其材料的特性，其强度不高，且纯镍材料不能经过加工和热处理强化，这使得使用纯镍制备的电子器件使用寿命较短。随着电子行业和新能源的发展，对电子器件产品的寿命提出了更高的要求，不仅要具有一定的导电性能、还要兼具耐蚀性和高强度特性。
[0003]因此，亟需提供一种镍合金带材及其制备方法。
发明内容
[0004]本发明的目的是解决现有纯镍材料不能经过加工和热处理强化获得高强度的特性的技术问题，而提供一种镍合金带材及其制备方法。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供的技术解决方案如下：
[0006]一种镍合金带材，以质量百分数计，化学成分包括：Mn：0.20%～0.35%，Ti：0.20%～0.50%，Mg：0.20%～0.40%，余量为Ni及不可避免的杂质。
[0007]进一步地，以质量百分数计，化学成分包括：Mn：0.20%，Ti：0.30%，Mg：0.30%，余量为Ni及不可避免的杂质。
[0008]进一步地，以质量百分数计，化学成分包括：Mn：0.35%，Ti：0.20%，Mg：0.40%，余量为Ni及不可避免的杂质。
[0009]进一步地，以质量百分数计，化学成分包括：Mn：0.30%，Ti：0.50%，Mg：0.20%，余量为Ni及不可避免的杂质。
[0010]一种镍合金带材的制备方法，包括如下步骤：
[0011]1)依据镍合金带材的化学成分，称取相应质量的金属锰、金属钛、金属镍和镍镁合金;
[0012]2)将金属镍装入中频真空感应熔炼炉的坩埚内;
[0013]抽真空至5Pa后，以250kW的功率加热坩埚，加热30min后，抽真空至1Pa;以400kW的功率加热至原材料全部熔化，达到1480℃进入精炼期，精炼保持40min;
[0014]加入金属锰，以400kW的功率搅拌2min，后加入金属钛和镍镁合金并以400kW的功率搅拌5min后出炉浇注合金锭，空冷10h后脱模，得到合金锭;
[0015]3)将合金锭置于高温电阻炉中，由室温加热至750℃并保温60min;
[0016]后随炉升温至1100℃，保温120min，出炉锻造至50×200×Lmm的扁坯;其中，L为扁坯的长度;
[0017]4)将扁坯表面铣光至无氧化皮，棱边倒角修磨后，置于高温电阻炉中由室温加热至750℃并保温60min;后随炉升温至1050℃，保温40min，出炉轧制至厚度为5.5mm的带坯;
[0018]5)将带坯入炉加热至1080℃，保温30min后进行固溶处理;
[0019]6)将固溶处理后的带坯放入酸洗池中浸泡30min，后取出用高压水冲洗，以去除表面氧化皮;
[0020]7)将酸洗后的带坯轧制为厚度0.40-0.45mm的带材，获得镍合金带材，并完成镍合金带材的制备。
[0021]进一步地，步骤3)中，锻造的始锻温度为1050℃，终锻温度≥800℃;锻造时：
[0022]首先，将合金锭的两头棱边进行镦粗倒钝;
[0023]其次，将镦粗倒钝后的合金锭的高度镦粗至原来高度的1/2;
[0024]最后，将在高度方向上镦粗的合金锭拔长至50×200×Lmm的扁坯。
[0025]进一步地，步骤4)中，热轧的开轧温度为1000℃，终轧温度≥750℃。
[0026]进一步地，步骤5)具体为：
[0027]将带坯置于电阻炉内，通过电阻炉将带坯加热至1080℃，并保温30min;
[0028]保温完成后，将带坯投入水中快速冷却，并保持30min;
[0029]将带坯从水中取出后，完成固溶处理。
[0030]进一步地，步骤6)中，以重量百分比计，酸洗池中的酸洗液包括：10%的硝酸、5%的氢氟酸和余量的水。
[0031]进一步地，步骤7)中，冷轧应在一个轧程内完成，冷轧分多道次进行，每道次压下量为0.3-0.5mm。
[0032]与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0033]本发明提供的镍合金带材及其制备方法，通过在纯镍中添加Mn、Ti、Mg，在保持纯镍良好的导电性及耐蚀性的基础上，提高材料的强度，Mn的添加能增强材料的热加工塑性，Ti和Mg的添加可使材料析出Ni3(Ti，Mg)强化相，提高材料的强度;通过采用固溶快冷处理，使材料保持高温的奥氏体相，为后续的析出强化做准备;通过冷轧一个轧程的大变形，提高材料的强化析出程度，提高材料的强度;将加工工艺采用热轧后直接固溶处理，使工序操作简单，可缩短制造周期，节省能耗。
附图说明
[0034]图1为本发明实施例1中镍合金带材在电子显微镜下的晶粒分布图;
[0035]图2为本发明对比例1中镍合金带材在电子显微镜下的晶粒分布图。
具体实施方式
[0036]下面将结合附图，对本发明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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]一种镍合金带材，其化学成分为：Mn：0.20%～0.35%，Ti：0.20%～0.50%，Mg：0.20%～0.40%，余量为Ni及不可避免的杂质。
[0038]其中Ni纯度≥99.99%;Mn纯度≥99.9%;Ti纯度≥99.6%;Mg采用镍镁中间合金，其镁含量为20%;制成的镍合金带材厚度为0.40-0.45mm，抗拉强度≥1000MPa，硬度HV≥300，电阻率≤14uΩcm。
[0039]上述镍合金带材的制备方法具体为：
[0040]1)合金配料
[0041]按照合金的化学成分准备原料;原料为Mn、Ti、Mg和Ni。
[0042]2)真空熔炼
[0043]首先，将原材料Ni装入中频真空感应熔炼炉坩埚内;抽真空至5Pa后，以250kW的功率加热坩埚，加热30min后，抽真空至1Pa;以400kW的功率加热至原材料全部熔化，达到1480℃进入精炼期，精炼保持40min;加入Mn，以400kW的功率搅拌2min，后加入Ti、Mg并以400kW的功率搅拌5min后出炉浇注合金锭，空冷10h后脱模，得到合金锭;
[0044]具体实施时，在进行原材料装炉时，首先将Ni全部装入坩埚，Mn、Ti、Mg依次装入小料斗中。
[0045]3)锻造
[0046]将合金锭在室温置于高温电阻炉中加热至750℃，保温60min，后随炉升温至1100℃，保温120min，出炉锻造至50×200×L的扁坯;其中，L为长度;
[0047]具体实施时，在出炉锻造时，所述锻造的始锻温度为1050℃，终锻温度≥800℃，锻后空冷，锻造时先将坯料两头棱边进行镦粗倒钝，再将坯料进行高度镦粗至原来高度的1/2，然后将坯料进行拔长。
[0048]4)热轧
[0049]将扁坯表面铣光至无氧化皮，棱边倒角修磨后，在室温置于高温电阻炉中加热至750℃，保温60min，后随炉升温至1050℃，保温40min，出炉轧制至厚度为5.5mm的带坯;
[0050]具体实施时，出炉热轧时，所述热轧的开轧温度为1000℃，终轧温度≥750℃。
[0051]5)固溶退火
[0052]将带坯直接入炉加热至1080℃，保温30min，出炉快冷至室温;
[0053]具体实施时，所述固溶处理采用空气气氛的电阻炉，保温完成后，立即将物料投入常温水中进行快速冷却，在水中保持30min后取出置于干燥地面。
[0054]6)酸洗
[0055]将完成步骤5)的带坯放入酸洗池中浸泡30min，后取出用高压水冲洗，以去除表面氧化皮;
[0056]具体实施时，所述酸洗池中的酸洗液为采用硝酸和氢氟酸混合配制的水溶液，形成酸洗液;其中，硝酸的重量含量为10%，氢氟酸的重量含量为5%，其余为水。
[0057]7)冷轧
[0058]将完成步骤6)的带坯轧制至厚度0.40-0.45mm的带材，获得镍合金带材。
[0059]具体实施时，冷轧应在一个轧程内完成，冷轧分多道次进行，每道次压下量在0.3-0.5mm。
[0060]下面给出具体的实施例。
[0061]实施例1：
[0062]合金配料：按照合金的成分质量百分比进行原料配入，合金的成分为：Mn：0.20%，Ti：0.30%，Mg：0.30%，余量为Ni及不可避免的杂质;
[0063]真空熔炼：首先，先将原材料Ni全部装入中频真空感应熔炼炉坩埚内，将Mn、Ti、Mg依次装入小料斗中;抽真空至5Pa后，以250kW的功率加热坩埚，加热30min后，抽真空至1Pa;以400kW的功率加热至原材料全部熔化，达到1480℃进入精炼期，精炼保持40min;加入Mn，以400kW的功率搅拌2min，后加入Ti、Mg并以400kW的功率搅拌5min后出炉浇注合金锭，空冷10h后脱模，得到合金锭;
[0064]锻造：将合金锭在室温置于高温电阻炉中加热至750℃，保温60min，后随炉升温至1100℃，保温120min，出炉锻造，始锻温度为1050℃，终锻温度≥800℃，锻造时先将坯料两头棱边进行镦粗倒钝，再将坯料进行高度镦粗至原来高度的1/2，然后将坯料进行拔长至50×200×L的扁坯;其中，L为长度。
[0065]热轧：将扁坯表面铣光至无氧化皮，棱边倒角修磨后，在室温置于高温电阻炉中加热至750℃，保温60min，后随炉升温至1050℃，保温40min，出炉轧制，开轧温度为1000℃，终轧温度≥750℃，轧制至厚度为5.5mm的带坯;
[0066]固溶退火：将热轧带坯直接放入空气气氛的电阻炉，加热至1080℃，保温30min，打开炉门，立即将物料投入常温水中进行快速冷却，在水中保持30min后取出置于干燥地面。
[0067]酸洗：将固溶后的带坯放入酸洗池中浸泡30min，取出用高压水冲洗，以去除表面氧化皮;
[0068]冷轧：将酸洗带坯通过一个轧程多个道次轧制，每道次压下量在0.3-0.5mm，轧制至厚度0.40-0.45mm的带材，获得镍合金带材。
[0069]实施例2
[0070]实施例2与实施例1相比，区别之处在于：合金的成分为：Mn：0.35%，Ti：0.20%，Mg：0.40%，余量为Ni及不可避免的杂质。
[0071]实施例3
[0072]实施例3与实施例1相比，区别之处在于：合金的成分为：Mn：0.30%，Ti：0.50%，Mg：0.20%，余量为Ni及不可避免的杂质。
[0073]实施例4
[0074]实施例4与实施例1相比，区别之处在于：合金的成分为：Mn：0.25%，Ti：0.40%，Mg：0.35%，余量为Ni及不可避免的杂质。
[0075]对比例1
[0076]对比例1与实施例1相比，区别之处在于：对比例1为为纯镍，纯镍的Ni含量大于等于99.8%;真空熔炼：将原材料Ni全部装入中频真空感应熔炼炉坩埚内;抽真空至5Pa后，以250kW的功率加热坩埚，加热30min后，抽真空至1Pa;以400kW的功率加热至原材料全部熔化，达到1480℃进入精炼期，精炼保持40min;精炼完成后出炉浇注，空冷10h后脱模，得到镍锭;
[0077]现对实施例1-4制备的镍合金带材，以及对比例1制备的镍带材力学性能、电阻率、耐蚀性能检测，其检测结果如下表所示：
[0078]表1：合金带材力学性能、电阻率和耐蚀性能检测结果
[0079]
[0080]由表1可知，本发明的实施例1-4所制备的镍合金带材与对比例1相比，其中：抗拉强度、屈服强度均优于对比例1中的带材，相较于对比例1，本发明的合金带材的抗拉强度至少提升了153.8%，屈服强度至少提升了458.4%;本发明的实施例1-4所制备的镍合金带材的电阻率、10%H2SO4蚀性速率与对比例1接近。
[0081]晶粒是金属材料的一种微观结构表征，使用电子显微镜对实施例1和对比例1制备的镍合金带材的晶粒度等级进行检测，实施例1制备的镍合金带材的晶粒度为10级，详见图1;对比例1制备的镍合金带材的晶粒度为8级，详见图2。其中，晶粒度按大小进行评级，从1级到10级及以上分别表示晶粒度从粗大到细小;细小的晶粒可以使材料强化(细晶强化)，提高材料的强度、塑性、韧性等。不难看出，实施例1相较于对比例1，通过增加Mn、Ti和Mg，并采用本申请中真空熔炼、锻造、热轧、固溶处理、酸洗和冷轧的工艺可以使镍合金带材内的晶粒得到细化，通过晶粒细化，使镍合金带材具备较高的抗拉强度和屈服强度。
[0082]因此，本发明能够在保持纯镍良好的导电性及耐蚀性的基础上，提高材料的力学性能(抗拉强度和屈服强度)。
[0083]以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何在本发明披露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
说明书附图(2)
声明：
“镍合金带材及其制备方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：西安钢研功能材料股份有限公司
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