[發明專利]一種不含B元素的細晶Ni3

有效

• 申請號: 201711171657.4
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN109811194B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 崔傳勇;王道紅
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所;江蘇飛躍機泵集團有限公司
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22F1/10;C30B29/52
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明屬于高溫合金領域，具體為一種不含B元素的細晶Ni₃Al合金的塑化方法。金屬間化合物Ni₃Al的成分為：Al：23～25at％，Ni余量，將該合金用定向凝固技術制備出單晶，將其進行冷軋變形，變形量控制在80％以上，中間無退火，使合金中出現明顯的織構，并且Ni₃Al合金的厚度控制在200μm以下，然后在800～1000℃中間退火不同時間，控制合金中低能晶界(Σ1+Σ3+Σ9)含量高于40％，使合金的室溫拉伸塑性5％，屈服強度200MPa。本發明Ni₃Al合金的厚度小于200μm，主要應用于高溫領域，例如：汽車催化劑載體、高溫微化學反應器以及熱防護板等器件。

技術領域

本發明屬于高溫合金領域，具體為一種不含B元素的細晶Ni₃Al合金的塑化方法，該合金的厚度小于200μm，主要應用于高溫領域，例如：汽車催化劑載體、高溫微化學反應器以及熱防護板等器件。

背景技術

金屬間化合物Ni₃Al具有有許多優異的高溫性能，如：強度高、抗氧化及耐腐蝕性能好等優點，并且在一定的溫度范圍內存在著反常屈服效應，即合金的強度隨著溫度的升高而增加，是一種理想的高溫結構材料，在航空、航天和汽車等高新技術領域具有廣泛的應用前景。但是，由于多晶Ni₃Al存在晶界脆性，其室溫塑性很差，影響其在工程上的應用。日本學者Aoki和Izumi在20世紀70年代發現添加元素B可以抑制多晶Ni₃Al合金的晶界脆性，使其塑性得到極大的提高，而且斷裂方式也由沿晶斷裂轉變為穿晶斷裂。但是含硼多晶Ni₃Al合金的延展性較差，一般很難通過冷軋工藝得到800μm以下的薄板。另外，對于富Al的Ni₃Al 合金，B元素也不能起到塑化作用。Fe和Mn元素代替Al元素后，也能改善Ni₃Al 合金的室溫拉伸塑性，降低Ni₃Al沿晶斷裂的可能性。此外，Be、Pd和Zr也可以提高Ni₃Al合金的塑性。

除了合金化元素對多晶Ni₃Al合金的塑性有影響外，制備工藝對Ni₃Al合金的塑性影響也較大。例如，日本學者Hirano等人根據Ni₃Al單晶具有良好塑性的特性，利用浮動區法定向凝固工藝制備化學計量比和富Al的Ni₃Al合金，其室溫塑性可達到50％以上，甚至可達到100％。但是用該方法制備的多晶合金晶粒粗大，屈服強度非常低，一般低于100MPa。此外，由于定向凝固制得Ni₃Al合金的組織為柱狀晶，所以存在著各向異性，即沿著和垂直于定向凝固方向的室溫塑性差別很大，這些不足限制多晶Ni₃Al合金在汽車催化劑載體、高溫微化學反應器以及熱防護板。

發明內容

本發明的目的在于提供一種不含B元素的細晶Ni₃Al合金的塑化方法，該制品的厚度小于200μm，在保證合金塑性(5％)的情況下，使本發明合金的強度 (200MPa)和組織均勻性有明顯提高。

本發明的技術方案是：

一種不含B元素的細晶Ni₃Al合金的塑化方法，金屬間化合物Ni₃Al合金的成分為Al：23～25at％，Ni為余量，包括以下步驟：

(1)用定向凝固技術制備出001取向的單晶，進行高溫均勻化退火；

(2)沿著單晶生長方向進行冷軋變形，變形量控制在80％以上，中間無退火，合金中出現明顯的織構，Ni₃Al合金的厚度在200μm以下；

(3)對冷軋態合金進行熱處理，溫度控制在800～1000℃之間，時間控制在 0.5h～240h之間。