[發明專利]一種高強韌鎳合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201610569707.3
• 申請日: 2016-07-19
• 公開（公告）號: CN106086522B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 花能斌
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22C19/05;C22C30/00;C22C30/02;C22C1/02
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所11255
• 代理人: 王曉彬

技術領域

本發明屬于化工合成技術領域，特別是涉及一種高強韌鎳合金及其制備方法。

背景技術：

鎳是銀白色金屬，具有磁性和良好的可塑性。有好的耐腐蝕性，鎳近似銀白色、硬而有延展性并具有鐵磁性的金屬元素，它能夠高度磨光和抗腐蝕。鎳具有良好的力學、物理和化學性能，添加適宜的元素可提高它的抗氧化性、耐蝕性、高溫強度和改善某些物理性能。鎳合金是以鎳為基加入其他元素組成的合金，按照主要性能又細分為鎳基耐熱合金，鎳基耐蝕合金，鎳基耐磨合金，鎳基精密合金與鎳基形狀記憶合金等。最早應用(1905年美國生產)的是鎳銅(Ni-Cu)合金，又稱蒙乃爾合金(Monel合金Ni₇₀Cu₃₀)；此外還有鎳鉻(Ni-Cr)合金、鎳鉬(Ni-Mo)合金、鎳鉻鉬(Ni-Cr-Mo)合金，用于制造各種耐腐蝕零部件。鎳基耐磨合金主要合金元素是鉻、鉬、鎢，還含有少量的鈮、鉭和銦。除具有耐磨性能外，其抗氧化、耐腐蝕、焊接性能也好。可制造耐磨零部件，也可作為包覆材料，通過堆焊和噴涂工藝將其包覆在其他基體材料表面。鎳基精密合金包括鎳基軟磁合金、鎳基精密電阻合金和鎳基電熱合金等。最常用的軟磁合金是含鎳80％左右的玻莫合金，其最大磁導率和起始磁導率高，矯頑力低，是電子工業中重要的鐵芯材料。鎳基精密電阻合金的主要合金元素是鉻、鋁、銅，這種合金具有較高的電阻率、較低的電阻率溫度系數和良好的耐蝕性，用于制作電阻器。鎳基電熱合金是含鉻20％的鎳合金，具有良好的抗氧化、抗腐蝕性能，可在1000～1100℃溫度下長期使用。因此，鎳合金在能源開發、化工、電子、航海、航空和航天等部門中都有廣泛用途。目前市面上的鎳合金種類繁多，但是綜合性能往往不能滿足使用要求，鎳合金在使用過程中對其強度要求較高，但是大部分鎳合金提高強度后韌性大幅下降。此外，鎳合金在耐磨、耐蝕、抗高溫氧化等性能方面還有待進一步提高。因此，開發高強韌的新型鎳合金是當前研究的熱點，提高鎳合金的強度、韌性、耐磨、耐蝕等性能對于拓展鎳合金的應用領域具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高強韌鎳合金及其制備方法。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種新型高強韌鎳合金，所述合金的化學成分為Ni_aZr_bHf_cFe_dCo_eX_f，X為金屬元素Cr、Mo、Ti、Cu的一種；30≤a≤92，2≤b≤8，2≤c≤8，0≤d≤45,0≤d≤5,且a+b+c+d+e+f＝100。

進一步的改進，所述合金的化學成分為Ni₉₀Zr₅Hf₅。

進一步的改進，所述合金的化學成分為Ni₄₅Zr₅Hf₅Fe₄₅。

進一步的改進，所述合金的化學成分為Ni₄₅Zr₅Hf₅Co₄₅。

進一步的改進，所述合金的化學成分為Ni₃₀Zr₅Hf₅Co₃₀Fe₃₀。

一種高強韌合金的制備方法，包括以下步驟：

步驟一)配料：按Ni_aZr_bHf_cFe_dCo_eX_f合金中各元素的所占的摩爾比稱取各元素，各元素的質量百分比純度不低于99.0％，混合均勻后得到熔煉原料；其中a、b、c、d、e、f為摩爾百分數，30≤a≤92，2≤b≤8，2≤c≤8，0≤d≤45，0≤e≤45，0≤f≤5,且a+b+c+d+e+f＝100；X為金屬元素Cr、Mo、Ti、Cu的一種。

步驟二)熔煉制Ni_aZr_bHf_cFe_dCo_eX_f合金：將步驟一)稱得的熔煉原料放入真空電弧爐中，調節抽真空度至2×10^-3～5×10^-3Pa，在質量百分比純度為99.999％的高純氬氣保護下進行熔煉，熔煉溫度2000～2800℃；反復熔煉4遍或4遍以上，得到合金鑄錠；