[發明專利]一種超高溫耐磨合金的成型方法

有效

• 申請號: 201711392801.7
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108118168B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 劉清杰
• 申請（專利權）人: 四川航天職業技術學院
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C30/02;C22C30/06
• 代理公司: 北京遠創理想知識產權代理事務所(普通合伙) 11513
• 代理人: 衛安樂

本發明提供了一種超高溫耐磨合金的成型方法，步驟為：(1)配置原料，使得原料的組分比例關系，按照重量百分比計，為：15～25％Al、15～20％Zn、12～15％Co、10～12％Ni、3～5％Mn、3～5％Si、1％Bi、1％La，余量為Cu和不可避免的雜質；(2)于1150～1250℃下將Al?Cu合金熔化；之后，將其余原料加入，于1550～1650℃下熔煉，保溫2～3小時，然后進行澆注成型。本發明的合金具有優異的耐高溫性能，可以在1150℃下，具有150～155MPa抗拉強度和87％的延伸率；同時，本發明所得合金具有優異的耐磨和耐腐蝕性能。本發明合金適用范圍廣，可在特殊設備上進行應用。

技術領域

本發明屬于合金技術領域，具體涉及一種超高溫耐磨合金的成型方法。

背景技術

隨著工程技術的不斷發展，高爐、發動機等機械用材對于耐高溫耐磨性能的要求越來越高，在此基礎上，還要求材料具有優異的耐腐蝕性能。

傳統的耐高溫合金主要是Ni-Cr系、Ni-Fe-Cr系及Ni-Cr-Mo系合金，這些合金一般可以在600℃的溫度下承受一定的應力工作。但是，由于工程技術的發展，人們急迫需要可耐受更高溫的合金材料。在此研究方向上，美國開發出的高溫合金Haynes230，在1100℃下的高溫強度可以達到135Pa，延伸率可達到85％，其成分為Ni-22Cr-14W-0.5Mn-0.4Si-0.02La。該合金通過W和Cr的添加，提高了基體的強度。

在耐腐蝕合金的研制方面，第一款工業耐腐蝕合金為Monel 400，其為Ni-Cu合金，具有優良的抗還原性酸、強堿介質和海水等腐蝕的性能。之后，人們研發出了Ni-Mo合金HastelloyA，但其缺點在于只能用于70℃下的鹽酸耐腐蝕，目前已經極少使用了。在上述研究的基礎上，人們開發出了多種Ni-Cr-Fe、Ni-Cr-Si和Ni-Cr-Mo合金。但是這些合金的使用溫度通常很低，僅為600℃以下(如Incoloy800合金)。

雖然，近十多年來，人們所制得的耐腐蝕合金的使用溫度已經提高到了950～1000℃，但是仍有提高的空間，以滿足更高的工程需求。

發明內容

針對現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種超高溫耐磨合金的成型方法，所述成型方法的步驟為：

(1)配置原料，使得原料的組分比例關系，按照重量百分比計，為：

30～35％Al、15～20％Zn、12～15％Co、10～12％Ni、3～5％Mn、3～5％Si、1％Bi、1％La，余量為Cu和不可避免的雜質；其中，Al和Si以Al-Cu合金的形式存在；

(2)于1150～1250℃下將Al-Cu合金熔化，進行保溫或者不保溫；之后，將其余原料加入，于1550～1650℃下熔煉，保溫2～3小時，然后進行澆注成型。

本發明通過對于合金原料的調整，獲得了一種可以在950℃下，抗拉強度達到170～175MPa，在1150℃下，抗拉強度達到150～155MPa，延伸率為87％的合金材料。

通過實驗驗證發現，本發明合金在1050℃下，使用5小時、24小時、3天后，均無開裂、肉眼可見腐蝕現象。

發明人在利用ISO10271的方法配制的酸蝕液對本發明所得合金進行酸蝕后，未發現有鈷離子、鎳離子，從這個角度來看，也可說明本發明的合金具有優異的耐腐蝕性能。

本發明合金在M-2000型摩擦磨損試驗機上測試合金耐磨性能時當載荷為200N時，摩擦系數為0.1736，磨損率為0.0063mg/m，表明本發明所的合金具有良好的耐磨性能。

作為本發明的一個優選方案，所述原料的組分比例關系中，Ni與Mn的重量比3:1。

作為本發明的一個優選方案，所述原料的組分比例關系中，Zn與Co的重量比為1.1:1。