本发明属于玻璃模具材料,具体涉及一种镍基合金及其制备方法、玻璃模具及其制备方法和应用。
背景技术:
1、现有的玻璃模具材料一般有金属材料(如铸铁、不锈钢、合金钢)、陶瓷材料(如碳化硅)、塑料材料(如聚醚醚酮)、石墨、硅胶、橡胶等。然而,金属材料中,如铸铁模具、不锈钢模具的导热性均较差,且在使用过程中可能出现过热和粘附现象;合金钢的强度和耐热性较好,但其仍然会出现过热和粘附问题。陶瓷材料虽然具有较高的耐高温和化学稳定性,但其脆性较大,使用时容易出现开裂;塑料材料、硅胶和橡胶虽然具有质轻、成型性好、成本低的优点,但由于其耐高温耐磨性较差,在使用时容易因高温变形或损坏;石墨即使具有很高的导热性能和易加工性,但其易受机械损伤,使用寿命较短,且在高温和高压的玻璃成型过程中,石墨模具可能会出现严重的磨损或变形。
技术实现思路
1、为解决上述问题,本发明提出一种镍基合金及其制备方法、玻璃模具及其制备方法和应用。所述镍基合金具有很高的耐高温、耐腐蚀性能;所述玻璃模具包含了所述镍基合金,具有很高的耐高温、耐腐蚀和耐磨性能。
2、本发明是通过以下技术方案实现的:
3、本发明的目的之一在于提供一种镍基合金,由以下质量分数的原料组分组成:
4、si:3.00%~3.20%、b:2.05%~2.30%、fe:0.04%~0.05%、la:0.021%~0.035%、al:0.02%~0.03%、cr:0.01%~0.02%、c:0.0018%~0.0022%、cu:0.001%~0.0015%,余量为镍及不可避免的杂质。
5、本发明的目的之二在于提供一种本发明提供的镍基合金的制备方法,包括如下步骤:
6、在惰性气体气氛下,将混合金属粉末进行熔融处理,得到镍基合金;
7、所述混合金属粉末包括硅粉、硼粉、铁粉、镧粉、铝粉、铬粉、碳粉、铜粉和镍粉。
8、作为本发明一些可能的实现方式,所述熔融处理包括如下步骤:
9、第一熔融保温:以10℃/min~20℃/min的升温速率从常温升温至1000℃~1200℃,并保温0.5h~1h;
10、第二熔融保温:以25℃/min~35℃/min的升温速率从1600℃~1700℃升温至1700℃~1750℃,并保温1h~2h;
11、第三熔融保温:以45℃/min~50℃/min的升温速率从1700℃~1750℃升温至2500℃~3000℃,并保温2h~5h;
12、第一降温保温:以55℃/min~60℃/min的降温速率从2500℃~3000℃降温至1000℃~1200℃,并保温0.5h~1.5h;
13、第二降温保温:以5℃/min~10℃/min的降温速率从1000℃~1200℃降温至常温;
14、翻转铸锭,重复进行所述第一熔融保温、所述第二熔融保温、所述第三熔融保温、所述第一降温保温和所述第二降温保温,得到所述镍基合金。
15、本发明的目的之三在于提供一种玻璃模具,包括模具本体,所述模具本体材料包括本发明提供的镍基合金。
16、作为本发明一些可能的实现方式,所述玻璃模具还包括包覆在所述模具本体表面的耐磨层;
17、所述耐磨层材料包括高熵合金;
18、所述高熵合金的金属原料包括铁、铝、铬、铜、镍、钛、镁中的五种以上。
19、作为本发明一些可能的实现方式,所述耐磨层的厚度为120μm~345μm。
20、本发明的目的之四在于提供一种本发明提供的玻璃模具的制备方法,包括如下步骤:
21、将所述镍基合金制成玻璃模具本体。
22、作为本发明一些可能的实现方式,所述制备方法还包括耐磨层的制备步骤:
23、将耐磨层喷涂料喷涂到所述玻璃模具本体表面后,进行重熔处理后保温,得到所述耐磨层;
24、所述耐磨层喷涂料包括高熵合金金属原粉;
25、所述高熵合金金属原粉包括铁、铝、铬、铜、镍、钛、镁中的五种以上的金属粉末混合物。
26、作为本发明一些可能的实现方式,所述喷涂为等离子喷涂。
27、作为本发明一些可能的实现方式,所述重熔的温度为1200℃~1300℃。
28、作为本发明一些可能的实现方式,所述保温的温度为1200℃~1300℃,保温时间为1h~2h。
29、本发明的目的之五在于提供一种本发明提供的镍基合金或本发明提供的玻璃模具在模具制造领域中的应用。
30、本发明提供的一种镍基合金及其制备方法、玻璃模具及其制备方法,与现有技术相比,至少具有如下有益技术效果:
31、(1)本发明提供的镍基合金具有很高的耐高温、耐腐蚀性能。
32、(2)本发明提供的镍基合金的制备方法,采用本发明提供的镍基合金原料,经两次三段升温和两段降温处理,从而制备得到的镍基合金致密度高,硬度达到40hrc~47hrc。
33、(3)本发明提供的玻璃模具,因采用了本发明提供的镍基合金,因此,玻璃模具具有很高的硬度、耐高温和耐腐蚀性能。
34、(4)本发明提供的玻璃模具,表面还具有高熵合金耐磨层,使其具有很高的耐磨性能。
35、(5)本发明提供的玻璃模具的制备方法,将高熵合金喷涂到模具本体表面后进行重熔处理后保温,使高熵合金与模具表面达到冶金结合,不仅提高了玻璃模具的耐磨性,还提高了其硬度和耐腐蚀性能;并且,表面喷涂耐磨层后可以降低机械损伤,延长了玻璃模具的使用寿命。
1.一种镍基合金,其特征在于,由以下质量分数的原料组分组成:
2.一种如权利要求1所述的镍基合金的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
3.根据权利要求2所述的镍基合金的制备方法,其特征在于,所述熔融处理包括如下步骤:
4.一种玻璃模具,包括模具本体,其特征在于,所述模具本体材料包括权利要求1所述的镍基合金。
5.根据权利要求4所述的玻璃模具,其特征在于,所述玻璃模具还包括包覆在所述模具本体表面的耐磨层;
6.根据权利要求5所述的玻璃模具,其特征在于,所述耐磨层的厚度为120μm~345μm。
7.一种如权利要求4~6任一项所述的玻璃模具的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
8.根据权利要求7所述的玻璃模具的制备方法,其特征在于,所述制备方法还包括耐磨层的制备步骤:
9.根据权利要求8所述的玻璃模具的制备方法,其特征在于,所述喷涂为等离子喷涂;
10.一种如权利要求1所述的镍基合金在模具制造领域中的应用。