專利名稱：金屬玻璃材料及使用該材料的閥門系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬玻璃材料，特別是金屬玻璃材料及使用該材料的閥門系統，屬金屬 材料實用技術領域。
背景技術：
由于傳統金屬材料在特殊工業使用中常因無法抵抗介質惡劣性能，而不能提高生產產 量和降低成本，金屬化工材料自二十世紀九十年代起開始得到重視和研究，特別是金屬玻璃 材料巳在國內外軍事航天領域得到應用。但是，目前在國內化工、冶金、礦山等行業還沒有 發現應用金屬玻璃材料。
而目前，公知的工業閥門所用的耐腐蝕材料多為316L不銹鋼和襯四氟材料，耐高溫材料 多為WC9高溫鋼和外接水冷卻管線，耐磨損材料多為襯陶瓷和內噴STL材料。但是，由于耐 腐蝕耐磨損的性能都不是很強，因而都無法長期應用，使用壽命短，有的造價很高，有的在 短時間內就出現質量問題，遠遠滿足不了市場的實際需求。
同樣，目前，公知的工業生產流程中與閥門相連接的控制管件所用的耐腐蝕材料多為316L 不銹鋼和襯四氟材料，耐高溫材料多為WC9高溫鋼和外接水冷卻管線，耐磨材料多為襯陶瓷 和內噴STL材料。但是，同理都無法長期應用，使用壽命短，有的造價還很高，有的在短時 間內就出現質量問題，遠遠滿足不了市場的實際需求。
發明內容
本發明的目的在于提供一種具有高強度、高彈性、高韌性和高抗腐蝕性的金屬元素合 成金屬玻璃材料的制備方法。
本發明的另一目的在于提供運用所述金屬玻璃材料的閥門系統，其中包括各種閥門和與 閥門相連接的若干管件。
本發明提供了一種金屬玻璃材料及使用該材料的閥門系統，其特征在于，所述金屬玻璃
材料的制備方法如下將Fe、 Zr、 Ni等多種金屬元素中的幾種或者全部根據預定的原子百 分比配好，攪拌混合在一起放入爐中高溫熔煉，至所有金屬元素熔煉成母合金，再先后經高 溫核化和高溫晶化，最后使各金屬元素微晶均勻析出成型。
該金屬玻璃材料的組成金屬元素還包括Cu、 be、 Ti、 AL、 Co、 Y、 Cr、 B、 p、 Nb、 w、 Mn、 Mo、 C等。
該金屬玻璃材料的組成元素熔煉溫度約為165(TC 175(TC。
該金屬玻璃材料的高溫核化溫度為80(TC-900°C,其高溫晶化溫度為700°C-80(TC。
該金屬玻璃材料的組成元素及含量原子百分比包括如下八例
例l:Zr58免、Cu20%、 NilO%、 Ti5%、 be5%、 C2%
例2:Zr5596、 Ni腦、Cul7%、 AL10%、 Nb4%、 be2%、 Ti2%、 CI. 5%
例3:ni鄉、Cu纖、Zr33%、 Ti4%、 Nb5%
例4:ni50呢、mo25%、 nb5%、 Crl5%、 plO%
例5:Fe楊、Cr5%、 Co5%、 Mol2. 5%、 Mnll%、 C14%、 B6%、 Yl. 5% 例6:Fe68鬼、Crll%、 pl5%、 C6% 例7:Fe60W、 Co2%、 Zr20%、 Mo8%、 w4%、 B5% 例8:Fe5096、 Ni30%、 Co2%、 Mo8%、 w4%、 Zr6%
使用所述的金屬玻璃材料制做閥門系統的過程中通常包括粉壓制作法和模型澆壓鑄法兩種制作方法。
使用該材料的閥門系統包括球閥、閘閥、漿料閥等閥門，其閥門的NPT螺紋、閥體、閥 桿、閥芯、壓蘭皆采用金屬玻璃材料構成，即使用該材料的閥門系統通常并非所有部件皆采 用所述金屬玻璃材料，而是只有部分結構，通常是需要經常與高酸，高堿等流體接觸的部件 和結構使用所述金屬玻璃材料。
使用該材料的閥門系統還進一步包括其設有端口可與各種不同的閥門相連接的金屬玻璃 管件，包括直通管、三通管和角彎管等。
本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出特點和優點本發明的金屬玻璃材 料及使用該材料的閥門系統，其金屬玻璃材料的斷裂強度達3500mpa，比一般鋼的強度高6 倍；彈性也比一般金屬好，彎曲形變可達50%以上；同時具有較高的韌性，當斷裂強度為 2600mpa時，仍可進行形變30%-50%的冷軋鋼加工，維氏硬度HV可達1000mpa時，相當于高 硬度工具鋼水平，另外含Cr的鐵基金屬玻璃其抗腐蝕性能優于不銹鋼材料。因此，本發明 的一種金屬元素合成玻璃材料不僅具有耐腐蝕、耐高溫、耐磨損和高強度、低熱脹的特點， 而且使用壽命比現有金屬材料高2-5倍，重量輕3/5-1/2，價格低，使用價值高，特別適用 于特殊工業領域，使用該材料的閥門系統就是該材料優越性的充分體現，也使得本發明的閥 門系統比普通的閥門系統具有上述所有的優越性，耐腐蝕，耐磨，耐熱等。
圖l為本發明金屬玻璃材料生產的工藝流程圖。 圖2為本發明使用該金屬玻璃材料的閥門的球閥的結構示意圖。 圖3為本發明使用該金屬玻璃材料的閥門的漿料閥的結構示意圖。 圖4為本發明使用該金屬玻璃材料的閥門的閘閥的結構示意圖。
圖5為本發明使用該金屬玻璃材料的與各閥門相連接的金屬玻璃管件的直通管示意圖。 圖6為本發明使用該金屬玻璃材料的與各閥門相連接的金屬玻璃管件的三通管示意圖。 圖7為本發明使用該金屬玻璃材料的與各閥門相連接的金屬玻璃管件的角彎管示意圖。
具體實施例方式
如圖所示，本發明的金屬玻璃材料，在生產工程中，首先把金屬玻璃材料按照需求把 配方上所需各種金屬元素的重量秤好(對金屬玻璃材料的性能的需求不同，金屬元素的配方 也不同，可以根據需要做適當的更改)，再用攪拌機把各種金屬元素攪拌均勻，在使用金屬 玻璃材料的制作各種閥門(包括球閥、漿料閥、閘閥等)的部分結構時通常有2種比較成熟 的制作方法，1，模型澆壓鑄法；先將所需結構產品模具和模芯加溫至500—600度，再將燒 煉1700度左右金屬玻璃材料澆入模型內速將模芯壓入模具內，即將模芯拉出打開摸型產品 已成型。2，粉壓制作法；將金屬玻璃材料碎磨成粉狀350目，將產品所需金屬玻璃粉，用 天平秤其所需的重量，將模具加溫至1260度，打開模具將金屬玻璃粉倒入模具內用壓機壓 緊15分鐘，后打開成型，將2種方法的半成品放到溫度650度退火爐內經2小時恒溫后， 把溫度慢慢降至100度左右即可，半成品冷卻后用專用設備粗加工成設計所需的尺寸，再把 半成品放進晶化爐進行850度核化1小時，立即調溫到750度晶化2小時，使各金屬元素微 晶均勻析出成長，降溫后再把半成品經過專用設備精加工成標準尺寸，等裝配試壓。
艮卩具體的根據需要將Fe、 Zr、 Ni、 Cu、 be、 Ti、 AL、 Co、 Y、 Cr、 B、 p、 Nb、 w、 Mn、 Mo、 C等金屬元素根據規定的原子百分比(見如下八例)配好，攪拌混合一起放入爐中熔煉， 熔煉溫度165(TC 175(TC，至所有金屬元素熔煉成母合金，然后根據所需材料的要求，澆鑄 和拉絲成型，再先后經高溫85(TC核化和高溫75(TC晶化，最后使各金屬元素微晶均勻析出 成型。當然可根據使用材料性能的不同，變動各金屬元素成份含量。
例l:Zr5896、 Cu20%、 NilO%、 Ti5%、 be5%、 C2%
例2:Zr5596、 Ni腦、Cul7%、 AL10%、 Nb4%、 be2%、 Ti2%、 CI. 5%例3:ni40呢、Cul8%、 Zr33%、 Ti4%、 Nb5% 例4:ni5096、 mo25%、 nb5%、 Crl5%、 plO%
例5:Fe45免、Cr5%、 Co5%、 Mol2. 5%、 Mnll%、 C14%、 B6%、 Yl. 5% 例6:Fe68免、Crll%、 pl5%、 C6% 例7:Fe609&、 Co2%、 Zr20%、 Mo8%、 w4%、 B5% 例8:Fe5096、 Ni30%、 Co2%、 Mo8%、 w4%、 Zr6%
而所述使用該材料的閥門系統包括各種(或者是多種)金屬玻璃閥門，如包括球閥ll、 漿料閥12、閘閥13等及與各閥門相連接的多種金屬玻璃管件，分別具體敘述如下為了克 服現有的工業閥門壽命短、質量差的不足，本發明提供一種金屬玻璃閥門，本實施例中以球 閥ll、漿料閥12和閘闊13為例，所述部分結構使用金屬玻璃材料的金屬玻璃閥門，即其閥 門的閥體、閥芯、壓蘭等與外界物質接觸的部件和結構皆可以采用金屬玻璃材料構成，其不 僅耐腐蝕、耐高溫、而且耐磨損；其包括NPT螺紋、閥體102、閥桿103、閥芯104、壓蘭 105等(如圖2、圖3、圖4所示)，而這些部件經常與所工作的流體接觸，因此采用的是由 Fe、 Zr、 Ni、 Cu、 be、 Ti、 AL、 Co、 Y、 Cr、 B、 p、 Nb、 w、 Mn、 Mo、 C等多種金屬元素經上 述操作過程高溫加工而成的金屬玻璃材料，使其耐腐蝕比316L不銹鋼高3倍，耐高溫800
度，低熱脹，耐磨損比玻璃陶瓷高1.3倍。 具體的材料性能如下
抗彎強度(公斤/厘米2 ) 4200
維氏角錐壓入硬度(公斤/厘米2 ) 540
吸水率 0
氣孔率 不透氣
比重 3.9
最高工作溫度 800°C 在酸中持續4小時的溶解度失重(％)
10%H2S04 0.095
100%HF 0.29
耐磨硬度 服C60—HRC64
熱膨脹系數800°C 57*10- 7度-l
該使用金屬玻璃材料的金屬玻璃閥門的有益效果是其既可以解決更高度耐腐蝕、耐高 溫、耐磨這一難題，又有鋼一樣韌性和抗彎強度，能満足特殊惡劣環境工業管線流程的控制 要求，使用壽命比一般閥門提高2—5倍，產品重量輕，結構簡單，外表美觀，造價低，使 用價值高。
另外，使用該材料的閥門系統還進一步包括其設有端口可與各種不同的閥門相連接的金 屬玻璃管件，即跟所述的金屬玻璃閥門相連接的金屬玻璃管件，為了克服現有的工業生產流 程控制管件質量差、使用壽命短的不足，本發明提供一種使用所述金屬玻璃材料的金屬玻璃 管件，本實施例中以直通管201、三通管202及角彎管203為例，所述金屬玻璃管件不僅耐 腐蝕、耐高溫、耐磨損，而且適用于工業管線物料輸送領域；其構造成份同樣采用的是由Fe、 Zr、 Ni、 Cu、 be、 Ti、 AL、 Co、 Y、 Cr、 B、 p、 Nb、 w、 Mn、 Mo、 C等多種金屬元素經高溫加 工而成的金屬玻璃材料，其橫斷面為圓形，內壁光滑，端口可與各種不同的閥門相連接。
其材料的具體性能亦可以如下
抗彎強度(公斤/厘米2 ) 4200
維氏角錐壓入硬度(公斤/厘米2 ) 540
吸水率 0
氣孔率 不透氣
比重 3.9
最高工作溫度 80CTC在酸中持續4小時的溶解度失重(％)
10%H2S04
100%HF
耐磨硬度
0. 095 0. 29 HRC60—HRC64
熱膨脹系數800°C
57*10- 7度-l
其有益效果同樣是完全可以解決更高度耐腐蝕、耐高溫、耐磨損問題，使用壽命比一 般的管件提高2—5倍，產品重量輕，結構簡單，外表美觀，造價低，使用價值高。
總之，本發明的一種金屬元素合成玻璃材料及使用該材料的閥門系統不僅具有耐腐蝕、 耐高溫、耐磨損和高強度、低熱脹的特點，而且使用壽命比現有金屬材料的普通裝置高2-5 倍，重量輕3/5-1/2，價格低，使用價值高，特別適用于特殊工業領域。
當然以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制。任 何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，利用上述揭示的方法內容 對本發明的技術方案做出許多可能的變動和修飾，均屬于權利要求書保護的范圍。
權利要求
1、金屬玻璃材料及使用該材料的閥門系統，其特征在于，所述金屬玻璃材料的制備方法如下將Fe、Zr、Ni等多種金屬元素中的幾種或者全部根據預定的原子百分比配好，攪拌混合在一起放入爐中高溫熔煉，至所有金屬元素熔煉成母合金，再先后經高溫核化和高溫晶化，最后使各金屬元素微晶均勻析出成型。
2、 根據權利要求l所述的金屬玻璃材料及使用該材料的閥門系統，其特征在于，該金屬 玻璃材料的組成金屬元素還包括Cu、 be、 Ti、 AL、 Co、 Y、 Cr、 B、 p、 Nb、 w、 Mn、 Mo、 C 等。
3、 根據權利要求1-2之一所述的金屬玻璃材料及使用該材料的閥門系統，其特征在于， 該金屬玻璃材料的組成元素熔煉溫度約為165(TC 175(TC。
4、 根據權利要求1-3之一所述的金屬玻璃材料及使用該材料的閥門系統，其特征在于， 該金屬玻璃材料的高溫核化溫度為80(TC-90(TC，其高溫晶化溫度為700°C-800°C.
5、 根據權利要求1-2之一所述的金屬玻璃材料及使用該材料的閥門系統，其特征在于， 該金屬玻璃材料的組成元素及含量原子百分比包括如下八例1::Zr5柳、Cu20%、 NilO%、 Ti5%、 be5%、 C2%2::Zr55%、Ni腦、Cul7%、 AL亂Nb4%、 be2%、 Ti2%、 CI. 5%3::ni40鄰、Cul8%、 Zr33%、 Ti4%、 Nb5%4::ni50%、mo25%、 nb5%、 Crl5%、 p腦5::Fe45%、Cr5%、 Co5%、 Mol'2. 5%、 Mnll%、 C14%、 B6%、 Yi. 5%6::Fe68%、Crll%、 pl5%、 C6%7::Fe60%、Co2%、 Zr20%、 Mo8%、 w鄉、B5%8::Fe50%、Ni30%、 Co2%、 Mo8%、 w4%、 Zr6%
6、 根據權利要求l所述的金屬玻璃材料及使用該材料的閥門系統，其特征在于使用該 材料的閥門系統只有部分結構使用所述金屬玻璃材料。
7、 根據權利要求l所述的金屬玻璃材料及使用該材料的閥門系統，其特征在于使用所 述的金屬玻璃材料制作閥門系統的過程中通常包括粉壓制作法和模型澆壓鑄法兩種制作方 法。
8、 根據權利要求l所述的金屬玻璃材料及使用該材料的閥門系統，其特征在于使用該 材料的閥門系統包括球閥、閘閥、漿料閥等閥門，其閥門的閥體、閥芯、壓蘭等與外界物質 接觸的部件和結構皆可以采用金屬玻璃材料構成。
9、 根據權利要求l所述的金屬玻璃材料及使用該材料的閥門系統，其特征在于使用該 材料的閥門系統還進一步包括其設有端口可與各種不同的閥門相連接的金屬玻璃管件。
10、 根據權利要求9所述的金屬玻璃材料及使用該材料的閥門系統，其特征在于所述 金屬玻璃管件包括直通管、三通管和角彎管等。
全文摘要
金屬玻璃材料及使用該材料的閥門系統，所述金屬玻璃材料的制備方法如下將Fe、Zr、Ni等多種金屬元素中的幾種或者全部根據預定的原子百分比配好，攪拌混合在一起放入爐中高溫熔煉，至所有金屬元素熔煉成母合金，再先后經高溫核化和高溫晶化，最后使各金屬元素微晶均勻析出成型，該金屬元素金屬玻璃材料不僅具有耐腐蝕、耐高溫、耐磨損和高強度、低熱脹的特點，而且使用壽命比現有的金屬材料高2-5倍，重量輕3/5-1/2，價格低，使用價值高，特別適用于特殊工業領域。
文檔編號C22C45/00GK101451222SQ200810183090
公開日2009年6月10日 申請日期2008年12月4日 優先權日2007年12月6日
發明者王森澤 申請人:上海中亞閥門有限公司