[發明專利]一種氧化物彌散強化鎳基合金的制備方法

無效

• 申請號: 201010189407.5
• 申請日: 2010-06-02
• 公開（公告）號: CN102268564A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 姜衛國;樓瑯洪;胡壯麒
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C1/03
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 樊南星

技術領域：

本發明涉及高溫合金材料制備技術，特別提供了一種氧化物彌散強化鎳基合金的制備方法。

背景技術：

現有技術中，高溫合金是目前軍用和民用航空發動機以及燃氣輪機高溫零部件不可替代的關鍵結構材料，特別是渦輪葉片、導向葉片、渦輪盤和燃燒室等部件，是一個國家航空航天領域的基礎，在先進的航空發動機中高溫合金所占比重高達60％，高溫合金的水平在一定程度上反映了一個國家的國防力量和工業水平。

高溫合金的傳統強化機理主要有固溶強化、沉淀強化、晶界強化和生產工藝強化等。在強化工藝中，氧化物彌散強化是一類與傳統高溫合金完全不同的高溫合金，這一類合金的主要生產方法是采用機械合金化方法制備，通過機械合金化方法把惰性的氧化物質點加入到合金粉末中，最后通過燒結的方式制備高溫合金。目前最新的氧化物彌散強化合金的高溫持久強度已超過當今認為最優秀的鎳基鑄造高溫合金，在美國、英國、法國、德國和日本等國家已經可以批量生產。因此，這一類合金的具有非常好的發展前景，但是也存在一定的不足之處，如工藝過程復雜、生產成本高、設備昂貴、產品單一等。

相對來說，鑄造高溫合金具有工藝簡單、成本低、設備相對簡單、可生產各種復雜形狀的高溫合金鑄件的特點，以鑄造方式生產氧化物彌散強化鎳基合金還存在許多困難，氧化物很難能均勻加入到合金中。

因此，人們期望獲得一種技術效果良好的氧化物彌散強化鎳基合金的制備方法。

發明內容：

本發明的目的是提供一種工藝過程簡單、成本低、技術效果好的氧化物彌散強化鎳基合金的制備方法。氧化物彌散強化鎳基合金的制備方法。

本發明一種氧化物彌散強化鎳基合金的制備方法，其特征在于：所述氧化物彌散強化鎳基合金的制備方法的具體的工藝過程為：

第一步：首先制備鎳基合金部分組元金屬與金屬氧化物構成的復合粉末，然后將復合粉末成型，將素坯在還原性氣氛下進行燒結，然后冷卻到室溫取出，制得金屬氧化物中間合金；

第二步：根據成分配比，將金屬氧化物中間合金與母合金裝爐熔煉澆注即可。

本發明所述氧化物彌散強化鎳基合金的制備方法，還要求保護下數優選內容：

所述氧化物彌散強化鎳基合金的制備方法中，氧化物中間合金其所使用的復合粉末為以下兩種之一：其一，鎳粉和氧化物粉的機械混合物；其二，鎳粉、氧化物粉及鎢粉的機械混合物。所述氧化物為三氧化二釔、三氧化二鋁、氧化釷中的一種。

所述氧化物彌散強化鎳基合金的制備方法中，制備氧化物中間合金的過程中還滿足下述要求：

首先將氧化物中間合金所使用的復合粉末混合物用機械方式進行成型，然后在還原性氣氛下進行燒結，然后隨爐冷卻到室溫，即可制備氧化物中間合金；

制備氧化物中間合金所使用的鎳粉、氧化物粉、鎢粉為納微米級別的粉末；對粉末進行混合的具體要求為：采用機械球磨方式，球磨時間為1～60小時，混合介質采用丙酮或正乙烷。

所述氧化物彌散強化鎳基合金的制備方法中，氧化物中間合金所用的鎳基合金部分組元粉與氧化物粉的質量比例為(60～95)∶(5～40)。進一步優選的質量比例為(80～95)∶(5～20)。

所述氧化物彌散強化鎳基合金的制備方法還滿足下述要求之一或其組合：

1)將混合粉進行成型的具體方法是：模壓成型方式或等靜壓成型方式；

2)在所述氧化物中間合金的制備過程中，燒結的要求是：在1300℃～1600℃及還原性氣氛下進行等溫燒結，并保溫時間時間1～3小時，燒結時使用的還原性保護性氣氛采用如下兩種：其一為高純度氫氣；其二采用高純度氫氣與高純度氮氣的混合氣體，氫氣與氮氣的比例為1∶1～1∶5；還原性氣體的流量可控制在5～50ml/min.cm²；等溫燒結之后，隨爐冷卻到室溫，取出即可；

3)所述氧化物中間合金燒結時所使用的設備是以下兩者之一：連續式氣氛保護管式爐；間歇式氣氛保護管式爐。

4)所述氧化物彌散強化鎳基合金的制備方法中，氧化物中間合金可以以配料的方式直接與合金一起熔煉，也可以在熔煉末期加入；中間合金加入后，可提升功率并進行電磁攪拌2-10分鐘，使氧化物在合金液中分散更均勻，然后降低功率進行降溫，待合金液降到澆注溫度時進行澆注即可。

5)所述氧化物彌散強化鎳基合金的制備方法中，熔煉可采用電弧爐、感應爐或真空感應爐。