[發明專利]高溫耐磨耐腐蝕Cr－Ni－Si金屬硅化物合金材料

無效

• 申請號: 02129176.4
• 申請日: 2002-08-20
• 公開（公告）號: CN1394977A
• 公開（公告）日: 2003-02-05
• 發明（設計）人: 王華明;張凌云;席文君;方艷麗;湯海波;呂旭東;蔡良續
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C22C32/00
• 分類號: C22C32/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明涉及一種有色金屬合金材料，更特別的是指一種高溫耐磨耐腐蝕的Cr-Ni-Si金屬硅化物合金材料。

發明背景

在航空、航天、機械、鋼鐵及有色金屬冶金、石油、化工、電力、海洋等工業中，大量摩擦磨損運動副金屬零部件在腐蝕、高溫等惡劣環境條件下承受強烈的摩擦磨損作用，要求制造這些摩擦磨損運動副金屬零部件的材料同時具有優異的耐磨性、耐蝕性、抗氧化性能及低的摩擦系數。但現有金屬耐磨材料(如高錳鋼、工具鋼、耐磨白口鑄鐵、斯特立合金等)往往不耐高溫和不耐腐蝕，耐蝕材料(如不銹鋼等)往往不耐磨損和不耐高溫氧化，抗氧化高溫結構材料(如耐熱鋼、鎳基高溫合金等)往往不耐磨損和不耐腐蝕。因此，工業裝備急需同時具有優異耐高溫性能、耐腐蝕性能和耐磨損性能的合金新材料。

發明目的

本發明的目的是，針對上述高溫耐磨耐蝕摩擦磨損運動副零部件對材料的性能要求，研制開發的一種同時具有優異耐磨性能(包括優異的常溫及高溫磨料磨損、粘著磨損、沖刷磨損、腐蝕磨損性能等)、優異耐蝕性能及優異耐高溫抗氧化性能及低摩擦系數等性能配合的高溫耐磨耐腐蝕Cr-Ni-Si金屬硅化物合金新材料。

發明內容

本發明的一種高溫耐磨耐腐蝕Cr-Ni-Si金屬硅化物合金材料，該合金材料主要由Cr、Ni、Si三種金屬元素組成，其Ni的重量百分比為30～53、Cr的重量百分比為42～65、Si的重量百分比為3.6～10；該合金材料的主要組織組成相是：(a)Cr₁₃Ni₅Si₂金屬硅化物固溶體+鎳基固溶體；(b)Cr₁₃Ni₅Si₂金屬硅化物固溶體+Cr₃Si金屬硅化物固溶體；(c)Cr₃Si金屬硅化物固溶體+Cr₁₃Ni₅Si₂金屬硅化物固溶體+鎳基固溶體。

所述的金屬硅化物合金材料，其組織組成相由(a)Cr₁₃Ni₅Si₂金屬硅化物固溶體+鎳基固溶體組成，其化學成分為Ni(wt％)為42～46、Cr(wt％)為49～53、Si(wt％)為3.6～5.6。

所述的金屬硅化物合金材料，其組織組成相由(b)Cr₁₃Ni₅Si₂金屬硅化物固溶體及少量鎳基固溶體與Cr₃Si金屬硅化物固溶體組成，其化學成分為Ni(wt％)為36～40、Cr(wt％)為57～61、Si(wt％)為4.0～6.0。

所述的金屬硅化物合金材料，其組織組成相由(c)Cr₁₃Ni₅Si₂金屬硅化物固溶體及Cr₃Si金屬硅化物固溶體兩種金屬硅化物相組成，化學成分為Ni(wt％)為30～35、Cr(wt％)為59～65、Si(wt％)為5.0～7.0。

所述的Cr-Ni-Si金屬硅化物高溫耐磨耐蝕合金材料，其材料硬度為400～1200HV，室溫滑動磨損、磨料磨損耐磨性是滾動軸承鋼GCr15的6～50倍，600℃高溫滑動磨損耐磨性是奧氏體不銹鋼1Cr19Ni9Ti的5～80倍；耐磨使用溫度可達900℃；在體積比為1∶3∶5的HF-HNO₃-H₂O腐蝕溶液中耐蝕性比不銹鋼1Cr18Ni9Ti高出3～50倍。

所述的Cr-Ni-Si金屬硅化物高溫耐磨耐蝕合金材料，還可加入2～10％(重量百分數)的Mo進行合金化，以提高合金的高溫強度及高溫耐磨性能。

所述的Cr-Ni-Si金屬硅化物高溫耐磨耐蝕合金材料，還可加入1～5％(重量百分比)的Al來提高耐蝕性和抗氧化性能。

所述的Cr-Ni-Si金屬硅化物高溫耐磨耐蝕合金，可以通過感應合金熔煉、電弧合金熔煉等合金熔煉方法，通過砂型鑄造及熔模鑄造等成型方法制造各種高溫耐磨耐蝕機械零部件。