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金属镱箔材的制备方法与流程

金属镱箔材的制备方法与流程

本发明属于金属材料加工技术领域,具体涉及一种金属镱箔材的制备方法。

背景技术:

金属镱是一种具有压阻特性的稀土金属,其元素符号为yb,同锰铜、碳等压阻材料相比,其压阻系数灵敏度非常高,可达8.7%/kbar,是锰铜的30多倍,碳的2倍,对于金属压阻材料,纯度越高其压阻系数也越大,且为了克服蒸镀材料或溅射方法形成的膜片不均匀等原因,采用镱箔更有优势。由于金属镱的温度电阻系数低,电阻率变化与冲击波压力间呈良好的线性关系,且在非平面流动条件下由元件受拉所引起的电阻变化也不显著,因此金属镱是制作大量程压力敏感器件的一种较理想的压阻材料。随着现代工程应用研究的深入,镱传感器在航天、军事、石油探测等许多领域都有广泛的应用前景。

金属镱硬度小,冷加工性能较好,可以加工成宽而薄的箔材,但是,金属镱属于稀土金属,在加工过程中存在活性高,易氧化等缺点,要保证成品箔材的纯度,加工难度较大。

目前,在稀土型材加工方面,由于元素性质差异,其他金属及合金箔材的制备方法不适用于高纯金属镱,箔材加工与靶材加工的工艺也有很大差别。高纯金属镱箔材加工条件严苛,生产耗时长,加工过程容易断裂,废品率高,难以轧制成满足要求的产品。

技术实现要素:

为了解决上述技术问题,本发明提供了一种金属镱箔材的制备方法,包含以下步骤:

熔铸,包括以金属镱为原料,使用中频熔炼炉,在惰性气氛下熔炼,然后浇铸成金属镱铸锭;

机加工,包括使用机加工车去金属镱铸锭的表面氧化层,至出现金属光泽,直径为55~58mm,然后把金属镱铸锭切割成圆柱坯料;

挤压开坯,包括将圆柱坯料放入惰性气氛保护下的加热炉中进行预热,加温预热至350~450℃,保温1~3小时,然后放入挤压机中进行挤压开坯,得到厚度为3.0~4.8mm的金属镱带坯;

热轧,包括将金属镱带坯表面清理之后进行5~21个道次热轧,以每5~7个道次为一组,同组中各道次保持同一压下量,每组的压下变形量为10%~16%,热轧温度为280~400℃,得到金属镱薄板;

冷轧,先将金属镱薄板在真空或氩气保护下于300~450℃退火1~2小时,然后进行多道次冷轧,以每4~8个道次为一组,同组中各道次保持同一压下量,每组的压下变形量为6%~25%;每经1~4组冷轧后进行一次在氩气气氛下退火,退火温度为300~450℃,退火时间为0.5~1.5小时;最后一组冷轧完成后,在氩气气氛下退火的退火温度为220~320℃,退火时间为0.5~1.5小时,得到金属镱粗箔材;

精整,包括对冷轧后的金属镱粗箔材进行表面处理后裁剪,得到金属镱箔材。

优选地,所述金属镱原料的纯度不小于99.90%。

优选地,在挤压开坯步骤中,预热至308-400℃,保温2-2.5小时。

优选地,在热轧步骤中,每组的压下变形量为12%~15%,热轧温度为320~360℃。

优选地,在冷轧步骤中,先将金属镱薄板在真空保护下于350~400℃退火1~2小时,然后进行多道次冷轧。

优选地,在冷轧步骤中,每组的压下变形量为8%~20%。

优选地,在冷轧步骤中,每组的压下变形量为12%~16%。

优选地,在冷轧步骤中,每经2~3组冷轧后进行一次在氩气气氛下退火,退火温度为350~400℃,退火时间为0.5~1.5小时。

优选地,在冷轧步骤中,最后一组冷轧完成后,在氩气气氛下退火的退火温度为250~280℃,退火时间为0.5~1.5小时。

优选地,在精整步骤中,表面处理包括真空磨抛处理。

本发明的金属镱箔材的制备方法,以机加工去除金属镱铸锭的表面氧化层,后续工序是在真空或是者惰性气体环境下一进行,使得金属镱与空气隔离,避免了金属镱被氧化,保证了材料纯度。在加工过程,热轧和冷轧的道次分组进行,严格控制热轧和冷轧的压下变形量,减少金属镱箔材的断裂,降低废品率。在冷轧道次组间插入退火处理,改善或消除轧制过程中所造成的各种组织缺陷以及残余应力,更有效地防止变形、开裂。

附图说明

图1为本发明的金属镱箔材的制备方法的流程图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为解决技术问题所采取的技术手段及功效,以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述,需要说明的是所提供的附图是示意性的,相互间并没有完全按照尺寸或者比例绘制,因此附图和具体实施例并不作为本发明要求的保护范围限定。

如图1所示的金属镱箔材的制备方法的流程,包括以下步骤:

熔铸s10,包括以金属镱为原料,使用中频熔炼炉,在惰性气氛下熔炼,然后浇铸成金属镱铸锭;

机加工s20,包括使用机加工车去金属镱铸锭的表面氧化层,至出现金属光泽,直径为55~58mm,然后把金属镱铸锭切割成圆柱坯料;

挤压开坯s30,包括将圆柱坯料放入惰性气氛保护下的加热炉中进行预热,加温预热至350~450℃,保温1~3小时,然后放入挤压机中进行挤压开坯,得到厚度为3.0~4.8mm的金属镱带坯;

热轧s40,包括将金属镱带坯表面清理之后进行5~21个道次热轧,以每5~7个道次为一组,同组中各道次保持同一压下量,每组的压下变形量为10%~16%,热轧温度为280~400℃,得到金属镱薄板;

冷轧s50,先将金属镱薄板在真空或氩气保护下于300~450℃退火1~2小时,然后进行多道次冷轧,以每4~8个道次为一组,同组中各道次保持同一压下量,每组的压下变形量为6%~25%;每经1~4组冷轧后进行一次在氩气气氛下退火,退火温度为300~450℃,退火时间为0.5~1.5小时;最后一组冷轧完成后,在氩气气氛下退火的退火温度为220~320℃,退火时间为0.5~1.5小时,得到金属镱粗箔材;

精整s60,包括对冷轧后的金属镱粗箔材进行表面处理后裁剪,得到金属镱箔材。

为了能够更好地理解本发明的技术方案,下面结合采用本方法进行不同规格的金属镱箔材的制备的具体实施例作进一步说明。

具体实施例一,厚度为0.05mm的高纯稀土金属镱箔材的制备流程,包括以下步骤:

熔铸:以纯度99.95%的高纯稀土金属镱yb为原料,使用中频熔炼炉,在氩气气氛下熔炼并浇铸成铸锭;

机加工:使用机加工车去金属镱铸锭的表面氧化层,至出现金属光泽,直径为58mm,切割成高纯度镱圆柱坯料;

挤压开坯:将圆柱坯料放入加热炉中,冲入氩气作为保护气氛,加温预热至400℃,保持该温度1h,然后放入挤压机中进行挤压开坯,得到厚度为3.0mm的高纯镱带坯;

热轧:将金属带坯表面清理之后,以6个道次为一组,进行两组共12个道次热轧,轧制温度为320℃,每组压下变形量为10%,同组中各道次保持同一压下量,即第一组6个道次压下量都保持为0.3mm(即厚度3.0mm的压下变形量的10%),得到2.7mm薄板,第二组压下量调整为保持在0.27mm(即厚度2.7mm的压下变形量的10%),得到厚度为2.43mm的金属薄板;

冷轧:先将冷却后的金属薄板放入真空退火炉,在真空状态下于360℃退火1h;真空退火后的薄板进行150道次冷轧,以每5个道次为一组,进行30组,每组冷轧压下变形量为12%,最后一组冷轧压下量为15%,每经过3组冷轧进行一次氩气气氛下320℃退火40min;最后一组冷轧后,将轧制后的箔材在氩气气氛下250℃退火1h,得到金属镱粗箔材;

精整:对金属镱粗箔材进行真空磨抛处理,裁剪得到厚度为0.05mm、宽度为65mm的箔材的高纯稀土金属镱箔材。

具体实施例二,厚度为0.08mm的高纯稀土金属镱箔材的制备流程,包括以下步骤:

熔铸:以纯度99.90%的高纯稀土金属镱为原料,使用中频熔炼炉,在氩气气氛下熔炼并浇铸成铸锭;

机加工:使用机加工车去金属镱铸锭的表面氧化层,至出现金属光泽,直径为58mm,切割成高纯镱圆柱坯料;

挤压开坯:将坯料放入加热炉中,冲入氩气作为保护气氛,加温预热至400℃,保持该温度1h,然后放入挤压机中进行挤压开坯,得到厚度为3.6mm的高纯镱带坯;

热轧:将金属带坯表面清理之后进行一组5个道次热轧,道次变形量为10%,轧制温度为300℃,得到厚度为3.24mm的金属薄板;

冷轧:先将薄板在氩气保护下于320℃退火1h后,进行116道次冷轧,以每4个道次为一组共29组,每组压下变形量为12%,每经过3组进行一次氩气气氛下300℃退火0.5h,最后一组冷轧后,将轧制后的箔材在氩气气氛下250℃退火1h,得到金属镱粗箔材;

精整:对金属镱粗箔材进行真空磨抛处理,裁剪得到厚度为0.08mm、宽度为120mm的高纯稀土金属镱箔材。

具体实施例三,厚度为0.02mm的高纯稀土金属镱箔材的制备流程,包括以下步骤:

熔铸:以纯度99.995%的高纯稀土金属镱为原料,使用中频熔炼炉,在氩气气氛下熔炼并浇铸成铸锭;

机加工:使用机加工车去金属镱铸锭的表面氧化层,至出现金属光泽,直径为58mm,切割成高纯镱圆柱坯料;

挤压开坯:将坯料放入加热炉中,冲入氩气作为保护气氛,加温预热至400℃,保持该温度1h,然后放入挤压机中进行挤压开坯,得到厚度为3.0mm的高纯镱带坯;

热轧:先将金属带坯表面清理之后进行三组共18个道次热轧,每组6个道次的压下变形量为15%,轧制温度为350℃,得到厚度为1.84mm的金属薄板;

冷轧:先将冷却后的金属薄板放入真空退火炉,在真空状态下于360℃退火1h;将真空退火后的薄板进行256个道次冷轧:其中前100个道次以每5个道次为一组分为20组,每组压下变形量为10%;后156个道次以每6个道次为一组共分为26组,每组压下变形量为10%,最后四组的压下变形量依次改为15%、18%、20%、20%,每经过3组进行一次氩气气氛下350℃退火1h;最后一组冷轧完成后,将轧制后的箔材在氩气气氛下280℃退火1h;得到金属镱粗箔材;

精整:对金属镱粗箔材进行真空磨抛处理,裁剪得到厚度为0.02mm、宽度为50mm的高纯稀土金属镱箔材。

通过上述金属镱箔材的制备方法实施例所得到的金属镱箔材产品综合性能较好,纯度高,表面光亮洁净,厚度均匀,晶粒大小较为一致,不易发生变形、开裂,废品率低,产品质量高。该生产工艺简单,耗时短,次品率低,资金投入少,可进行批量生产。

当然,本发明还可有其它多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,本领域技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都属于本发明的权利要求的保护范围。

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