[發(fā)明專利]超高溫合金及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611183932.X
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106756374B
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 駱良順;孟憲宇;王富鑫;羅磊;李東海;徐嚴謹;王亮;蘇彥慶;郭景杰
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C22C27/02
• 分類號: C22C27/02;C22C1/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所 23109
• 代理人: 侯靜

超高溫合金及其制備方法，它涉及一種合金及其制備方法。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的高溫材料導(dǎo)熱性差和韌性低的技術(shù)問題。該合金按原子百分比由鈮51at％?75at％、鉬5at％、硅16at％、鈦0at％?22at％、鎢0at％?2at％、鉿0at％?2at％、鉻2at％和鋁2at％組成。制備：一、稱取原料；二、非自耗電弧熔煉；三、非自耗電弧?感應(yīng)熔煉重熔。本發(fā)明的超高溫合金材料密度為7.8?8.2g/cm³，在1500℃的抗壓強度為500?750MPa；在1200℃的抗壓強度為850?1050MPa；室溫維氏硬度為650?780HV，抗壓強度為1500?2500MPa，具有超高溫(1600℃)、短時高強度、低密度(小于8.2g/cm³)的特點。本發(fā)明屬于超高溫合金的制備領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種合金及其制備方法，特別涉及一種超高溫合金材料。

背景技術(shù)

隨著我國航空航天技術(shù)的迅速發(fā)展，對高溫結(jié)構(gòu)件材料使用溫度的要求越來越高，因此必須研制能夠在更高溫度下服役的高溫結(jié)構(gòu)材料。目前已知的可以在1200℃以上使用的高溫結(jié)構(gòu)材料包括：難熔金屬、金屬間化合物、陶瓷材料和碳碳復(fù)合材料等。其中陶瓷材料存在導(dǎo)熱性差和韌性低的缺點，限制了其在高溫結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展；而碳碳復(fù)合材料同樣存在加工工藝復(fù)雜和抗氧化涂層技術(shù)不夠完善的缺點，因此無法滿足高溫結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用要求。

在前人所探索的眾多新型超高溫結(jié)構(gòu)材料中，鈮基超高溫合金具有獨特的優(yōu)勢，不僅熔點高、密度適中，而且還具有高低溫力學(xué)性能良好等優(yōu)點，尤其相比碳碳復(fù)合材料和陶瓷材料，具有良好的合金化和加工工藝性，被公認為非常具有發(fā)展?jié)摿Φ男乱淮邷亟Y(jié)構(gòu)材料，已成為目前超高溫結(jié)構(gòu)材料研究的熱點之一。目前國內(nèi)外的學(xué)者對Nb基超高溫合金的合金化及應(yīng)用進行了較多的研究，但是對于超高溫(1600℃)、短時、高強度、低密度(小于8.2g/cm³)使用鈮基合金尚未開展深入研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的高溫材料導(dǎo)熱性差和韌性低的技術(shù)問題，提供了一種超高溫合金及其制備方法。

超高溫合金該合金按原子百分比由鈮51at％-75at％、鉬5at％、硅16at％、鈦0at％-22at％、鎢0at％-2at％、鉿0at％-2at％、鉻2at％和鋁2at％組成。

所述超高溫合金密度為7.8-8.2g/cm³。

該合金的制備方法如下：

一、稱取原料：按照原子百分比鈮51at％-75at％、鉬5at％、硅16at％、鈦0at％-22at％、鎢0at％-2at％、鉿0at％-2at％、鉻2at％和鋁2at％的比例，稱取純度為99.99％的鈮、純度為99.9％的鉬、純度為99.99％的硅、純度為99.7％的鈦、純度為99.8％的鎢、純度為99.9％的鉿、純度為99.99％的鉻、純度為99.99％的鋁；

二、非自耗電弧熔煉：

將步驟一稱取的原料放入非自耗真空電弧爐的坩堝里，充入氬氣至氣壓為0.05-0.07MPa，然后在氣壓為0.05-0.07MPa、真空度為6.0×10^-3Pa、熔煉電流為450-550A的條件下均勻熔煉60s，并且反復(fù)熔煉5次，得到成分均勻的紐扣鑄錠；

三、非自耗電弧-感應(yīng)熔煉重熔：在氬氣氣體保護、氣壓為0.05-0.07MPa、感應(yīng)功率為5-15kW、電流為150-250A的條件下，熔煉5min，得到超高溫合金。