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申请/专利权人：张炜平

摘要：本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种机器人躯壳材料及其制备方法，由以下重量百分数的元素成分组成：Al 2.6‑4.8％、Cu 1.5‑4.6％、Cr 8.3‑10.5％、Zn 0.2‑1.6％、Ni 1.6‑3.5％、Co 0.8‑1.9％、Mn 0.28‑0.51％、Nd 0.33‑0.65％、Ti 0.75‑2.85％、Zr 0.68‑3.35％、Sn 0.55‑0.69％、Mo 0.012‑0.047％、Y 0.035‑0.098％、余量为Fe，按本发明元素成分配比所制的机器人躯壳材料的耐腐蚀性能优异，原因是用Cr与Mo、Y、Zr等形成了结晶体，把材料表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物，这种紧密粘附的富铬氧化物保护表面，防止进一步地腐蚀，而且奥氏体与铁素体比例适中，对Al、Cu、Cr、Zn、Ni、Co的共溶性好，可以防止这些元素的偏析，从而提高机器人躯壳材料的各项力学性能。

主权项：1.一种机器人躯壳材料，其特征在于，由以下重量百分数的元素成分组成：Al 2.6‑4.8％、Cu 1.5‑4.6％、Cr 8.3‑10.5％、Zn 0.2‑1.6％、Ni 1.6‑3.5％、Co 0.8‑1.9％、Mn 0.28‑0.51％、Nd 0.33‑0.65％、Ti 0.75‑2.85％、Zr 0.68‑3.35％、Sn 0.55‑0.69％、Mo 0.012‑0.047％、Y 0.035‑0.098％、余量为Fe。

全文数据：一种机器人躯壳材料及其制造方法技术领域本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种机器人躯壳材料及其制造方法。背景技术机器人Robot是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般来说，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”它能为人类带来许多方便之处！机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。其中，执行机构、驱动装置、复杂机械构成了机器人躯壳，在生产业、建筑业中，如何提高机器人躯壳的力学性能和耐腐蚀、耐高低温性能一直是研究的重点。申请号为201711333591.4的专利公开了一种机器人用高强度材料，包括以下重量百分比的成分：Al3.8-5.2％，Sn0.5-1.6％，Mo1.3-1.9％，Fe0.1-0.6％，Ni0.6-1.5％，Cu2.3-3.6％，W0.8-1.9％，B0.08-0.11％，Nd0.01-0.05％，Lu0.01-0.05％，余量为Ti。本发明以Al、Sn、Mo、Fe、Ni、Cu、W、B、Nd、Lu、Ti为原料，各个成分相互作用、相互影响，提高了制备的机器人用高强度材料的强度。实验结果表明，本发明制备的机器人用高强度材料的维氏硬度为219，室温下抗拉强度为625MPa，适合作为机器人用结构材料，虽然其力学性能优异，但是其耐腐蚀、耐高低温性能较差，难以在生产业、建筑业中广泛使用。发明内容本发明的目的在于，提供一种机器人躯壳材料及其制造方法。本发明的核心内容如下：一种机器人躯壳材料，由以下重量百分数的元素成分组成：Al2.6-4.8％、Cu1.5-4.6％、Cr8.3-10.5％、Zn0.2-1.6％、Ni1.6-3.5％、Co0.8-1.9％、Mn0.28-0.51％、Nd0.33-0.65％、Ti0.75-2.85％、Zr0.68-3.35％、Sn0.55-0.69％、Mo0.012-0.047％、Y0.035-0.098％、余量为Fe。优选地，由以下重量百分数的元素成分组成：Al2.8-4.5％、Cu1.55-2.3％、Cr6.8-9.5％、Zn0.22-0.46％、Ni1.2-2.8％、Co0.85-1.43％、Mn0.33-0.48％、Nd0.36-0.59％、Ti0.79-1.36％、Zr0.88-2.47％、Sn0.58-0.63％、Mo0.013-0.036％、Y0.042-0.087％、余量为Fe。优选地，由以下重量百分数的元素成分组成：Al3.5％、Cu1.8％、Cr8.7％、Zn0.37％、Ni1.96％、Co1.62％、Mn0.41％、Nd0.37％、Ti0.77％、Zr2.54％、Sn0.58％、Mo0.033％、Y0.062％、余量为Fe。优选地，由以下重量百分数的元素成分组成：Al4.8％、Cu4.6％、Cr10％、Zn1.2％、Ni1.8％、Co1.6％、Mn0.44％、Nd0.35％、Ti1.56％、Zr0.88％、Sn0.65％、Mo0.035％、Y0.069％、余量为Fe。优选地，由以下重量百分数的元素成分组成：Al2.6％、Cu3.7％、Cr10.2％、Zn0.83％、Ni2.6％、Co1.35％、Mn0.48％、Nd0.65％、Ti1.53％、Zr2.48％、Sn0.63％、Mo0.047％、Y0.048％、余量为Fe。上述机器人躯壳材料的制备方法，包括以下步骤：1将原料放入熔炼炉中，加热至850-950℃，保温搅拌40min，升温至1470-1550℃，原料完全熔融后得到合金液，取样进行化学分析，合格后将精炼剂分两次喷入入合金液中，一次精炼时间为10-15min，精炼温度为1450℃，一次精炼结束40min后，再进行二次精炼，二次精炼时间为20-30min，精炼温度为1350℃；2开始进行均匀化搅拌，搅拌时间为5min，预先在烧包底部加入球化剂和孕育剂，将合金液直接倒入，进行变质和孕育处理；3合金液温度降至1250-1300℃，将洁净的模具加热至350℃，将合金液注入模具中，合金液流速为4-6ms，铸造压力为25-40Mpa，得到胚件，将胚件放入加热炉中，先升温至450-480℃，保温4-6h，再升温至680-750℃，保温2-2.5h，再降温至400-420℃，保温2-4h，空冷出炉即可。优选地，所述精炼剂成分按重量百分比为：RE2-10％、Ca2-16％、Al0.8-4％、Ba3-15％、Mg0.5-3.5％、余量为Si。优选地，所述球化剂为稀土镁硅系合金球化剂或钙镁球化剂。优选地，所述孕育剂为硅锶孕育剂、硅锆孕育剂、硅钙孕育剂、稀土孕育剂中的至少一种。本发明的有益效果如下：按本发明元素成分配比所制的机器人躯壳材料的耐腐蚀性能优异，原因是用Cr与Mo、Y、Zr等形成了结晶体，把材料表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物，这种紧密粘附的富铬氧化物保护表面，防止进一步地腐蚀，而且这种氧化层极薄，透过它可以看到材料表面本身的自然光泽，具有特殊的观赏效果，奥氏体与铁素体比例适中，对Al、Cu、Cr、Zn、Ni、Co的共溶性好，可以防止这些元素的偏析，从而提高机器人躯壳材料的各项力学性能。具体实施方式实施例1一种机器人躯壳材料，由以下重量百分数的元素成分组成：Al3.5％、Cu1.8％、Cr8.7％、Zn0.37％、Ni1.96％、Co1.62％、Mn0.41％、Nd0.37％、Ti0.77％、Zr2.54％、Sn0.58％、Mo0.033％、Y0.062％、余量为Fe。上述机器人躯壳材料的制备方法，包括以下步骤：1将原料放入熔炼炉中，加热至900℃，保温搅拌40min，升温至1480℃，原料完全熔融后得到合金液，取样进行化学分析，合格后将精炼剂分两次喷入入合金液中，一次精炼时间为12min，精炼温度为1450℃，一次精炼结束40min后，再进行二次精炼，二次精炼时间为25min，精炼温度为1350℃；2开始进行均匀化搅拌，搅拌时间为5min，预先在烧包底部加入钙镁球化剂和稀土孕育剂，将合金液直接倒入，进行变质和孕育处理；3合金液温度降至1280℃，将洁净的模具加热至350℃，将合金液注入模具中，合金液流速为4.5ms，铸造压力为30Mpa，得到胚件，将胚件放入加热炉中，先升温至460℃，保温5h，再升温至720℃，保温2.5h，再降温至420℃，保温3h，空冷出炉即可。精炼剂成分按重量百分比为：RE8％、Ca15％、Al3.2％、Ba10％、Mg0.8％、余量为Si。实施例2一种机器人躯壳材料，由以下重量百分数的元素成分组成：Al4.8％、Cu4.6％、Cr10％、Zn1.2％、Ni1.8％、Co1.6％、Mn0.44％、Nd0.35％、Ti1.56％、Zr0.88％、Sn0.65％、Mo0.035％、Y0.069％、余量为Fe。上述机器人躯壳材料的制备方法，包括以下步骤：1将原料放入熔炼炉中，加热至850℃，保温搅拌40min，升温至1520℃，原料完全熔融后得到合金液，取样进行化学分析，合格后将精炼剂分两次喷入入合金液中，一次精炼时间为10min，精炼温度为1450℃，一次精炼结束40min后，再进行二次精炼，二次精炼时间为20min，精炼温度为1350℃；2开始进行均匀化搅拌，搅拌时间为5min，预先在烧包底部加入稀土镁硅系合金球化剂和硅锆孕育剂，将合金液直接倒入，进行变质和孕育处理；3合金液温度降至1260℃，将洁净的模具加热至350℃，将合金液注入模具中，合金液流速为6ms，铸造压力为40Mpa，得到胚件，将胚件放入加热炉中，先升温至460℃，保温5.5h，再升温至680℃，保温2.2h，再降温至420℃，保温3.5h，空冷出炉即可。精炼剂成分按重量百分比为：RE10％、Ca8％、Al3.2％、Ba10％、Mg2.6％、余量为Si。实施例3一种机器人躯壳材料，由以下重量百分数的元素成分组成：Al2.6％、Cu3.7％、Cr10.2％、Zn0.83％、Ni2.6％、Co1.35％、Mn0.48％、Nd0.65％、Ti1.53％、Zr2.48％、Sn0.63％、Mo0.047％、Y0.048％、余量为Fe。上述机器人躯壳材料的制备方法，包括以下步骤：1将原料放入熔炼炉中，加热至850℃，保温搅拌40min，升温至1500℃，原料完全熔融后得到合金液，取样进行化学分析，合格后将精炼剂分两次喷入入合金液中，一次精炼时间为10min，精炼温度为1450℃，一次精炼结束40min后，再进行二次精炼，二次精炼时间为25min，精炼温度为1350℃；2开始进行均匀化搅拌，搅拌时间为5min，预先在烧包底部加入钙镁球化剂和稀土孕育剂，将合金液直接倒入，进行变质和孕育处理；3合金液温度降至1280℃，将洁净的模具加热至350℃，将合金液注入模具中，合金液流速为6ms，铸造压力为35Mpa，得到胚件，将胚件放入加热炉中，先升温至480℃，保温5h，再升温至720℃，保温2.5h，再降温至410℃，保温3.5h，空冷出炉即可。精炼剂成分按重量百分比为：RE10％、Ca8％、Al2.3％、Ba13％、Mg3％、余量为Si。实施例4一种机器人躯壳材料，由以下重量百分数的元素成分组成：Al2.6％、Cu1.5％、Cr8.3％、Zn0.2％、Ni1.6％、Co0.8％、Mn0.28％、Nd0.33％、Ti0.75％、Zr0.68％、Sn0.55％、Mo0.012％、Y0.035％、余量为Fe。上述机器人躯壳材料的制备方法，包括以下步骤：1将原料放入熔炼炉中，加热至850℃，保温搅拌40min，升温至1470℃，原料完全熔融后得到合金液，取样进行化学分析，合格后将精炼剂分两次喷入入合金液中，一次精炼时间为10min，精炼温度为1450℃，一次精炼结束40min后，再进行二次精炼，二次精炼时间为20min，精炼温度为1350℃；2开始进行均匀化搅拌，搅拌时间为5min，预先在烧包底部加入稀土镁硅系合金球化剂和硅锶孕育剂，将合金液直接倒入，进行变质和孕育处理；3合金液温度降至1250℃，将洁净的模具加热至350℃，将合金液注入模具中，合金液流速为4ms，铸造压力为25Mpa，得到胚件，将胚件放入加热炉中，先升温至450℃，保温4h，再升温至680℃，保温2h，再降温至400℃，保温2h，空冷出炉即可。精炼剂成分按重量百分比为：RE2％、Ca2％、Al0.8％、Ba3％、Mg0.5％、余量为Si。实施例5一种机器人躯壳材料，由以下重量百分数的元素成分组成：Al4.8％、Cu4.6％、Cr10.5％、Zn1.6％、Ni3.5％、Co1.9％、Mn0.51％、Nd0.65％、Ti2.85％、Zr3.35％、Sn0.69％、Mo0.047％、Y0.098％、余量为Fe。上述机器人躯壳材料的制备方法，包括以下步骤：1将原料放入熔炼炉中，加热至950℃，保温搅拌40min，升温至1550℃，原料完全熔融后得到合金液，取样进行化学分析，合格后将精炼剂分两次喷入入合金液中，一次精炼时间为15min，精炼温度为1450℃，一次精炼结束40min后，再进行二次精炼，二次精炼时间为30min，精炼温度为1350℃；2开始进行均匀化搅拌，搅拌时间为5min，预先在烧包底部加入钙镁球化剂和稀土孕育剂，将合金液直接倒入，进行变质和孕育处理；3合金液温度降至1300℃，将洁净的模具加热至350℃，将合金液注入模具中，合金液流速为6ms，铸造压力为40Mpa，得到胚件，将胚件放入加热炉中，先升温至480℃，保温6h，再升温至750℃，保温2.5h，再降温至420℃，保温4h，空冷出炉即可。精炼剂成分按重量百分比为：RE10％、Ca16％、Al4％、Ba15％、Mg3.5％、余量为Si。力学性能测试:将本发明实施例1-5制备的机器人躯壳材料用YDD-1型多功能材料力学试验机进行力学性能测试，测试结果如下表1所示：表1：实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5维氏硬度HV312307317313299抗拉强度MPa688692713705687密度gcm36.236.286.316.236.18酸雾检测72h合格合格合格合格合格综上所述：本发明机器人躯壳材料不仅力学性能优异，而且密度小，耐腐蚀性好。

权利要求：1.一种机器人躯壳材料，其特征在于，由以下重量百分数的元素成分组成：Al2.6-4.8％、Cu1.5-4.6％、Cr8.3-10.5％、Zn0.2-1.6％、Ni1.6-3.5％、Co0.8-1.9％、Mn0.28-0.51％、Nd0.33-0.65％、Ti0.75-2.85％、Zr0.68-3.35％、Sn0.55-0.69％、Mo0.012-0.047％、Y0.035-0.098％、余量为Fe。2.如权利要求1所述的机器人躯壳材料，其特征在于，由以下重量百分数的元素成分组成：Al2.8-4.5％、Cu1.55-2.3％、Cr6.8-9.5％、Zn0.22-0.46％、Ni1.2-2.8％、Co0.85-1.43％、Mn0.33-0.48％、Nd0.36-0.59％、Ti0.79-1.36％、Zr0.88-2.47％、Sn0.58-0.63％、Mo0.013-0.036％、Y0.042-0.087％、余量为Fe。3.如权利要求1所述的机器人躯壳材料，其特征在于，由以下重量百分数的元素成分组成：Al3.5％、Cu1.8％、Cr8.7％、Zn0.37％、Ni1.96％、Co1.62％、Mn0.41％、Nd0.37％、Ti0.77％、Zr2.54％、Sn0.58％、Mo0.033％、Y0.062％、余量为Fe。4.如权利要求1所述的机器人躯壳材料，其特征在于，由以下重量百分数的元素成分组成：Al4.8％、Cu4.6％、Cr10％、Zn1.2％、Ni1.8％、Co1.6％、Mn0.44％、Nd0.35％、Ti1.56％、Zr0.88％、Sn0.65％、Mo0.035％、Y0.069％、余量为Fe。5.如权利要求1所述的机器人躯壳材料，其特征在于，由以下重量百分数的元素成分组成：Al2.6％、Cu3.7％、Cr10.2％、Zn0.83％、Ni2.6％、Co1.35％、Mn0.48％、Nd0.65％、Ti1.53％、Zr2.48％、Sn0.63％、Mo0.047％、Y0.048％、余量为Fe。6.如权利要求1-5中任一项所述的机器人躯壳材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1将原料放入熔炼炉中，加热至850-950℃，保温搅拌40min，升温至1470-1550℃，原料完全熔融后得到合金液，取样进行化学分析，合格后将精炼剂分两次喷入入合金液中，一次精炼时间为10-15min，精炼温度为1450℃，一次精炼结束40min后，再进行二次精炼，二次精炼时间为20-30min，精炼温度为1350℃；2开始进行均匀化搅拌，搅拌时间为5min，预先在烧包底部加入球化剂和孕育剂，将合金液直接倒入，进行变质和孕育处理；3合金液温度降至1250-1300℃，将洁净的模具加热至350℃，将合金液注入模具中，合金液流速为4-6ms，铸造压力为25-40Mpa，得到胚件，将胚件放入加热炉中，先升温至450-480℃，保温4-6h，再升温至680-750℃，保温2-2.5h，再降温至400-420℃，保温2-4h，空冷出炉即可。7.如权利要求6所述的机器人躯壳材料的制备方法，其特征在于，所述精炼剂成分按重量百分比为：RE2-10％、Ca2-16％、Al0.8-4％、Ba3-15％、Mg0.5-3.5％、余量为Si。8.如权利要求6所述的机器人躯壳材料的制备方法，其特征在于，所述球化剂为稀土镁硅系合金球化剂或钙镁球化剂。9.如权利要求6所述的机器人躯壳材料的制备方法，其特征在于，所述孕育剂为硅锶孕育剂、硅锆孕育剂、硅钙孕育剂、稀土孕育剂中的至少一种。

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