[發明專利]一種鈷鉻鎳合金材料及其粉末冶金制備方法

有效

• 申請號: 201810112419.4
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108396199B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 石增敏;余永言;張大勇
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: C22C19/07
• 分類號: C22C19/07;C22C1/04
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 成鋼

本發明公開了一種鈷鉻鎳合金材料及其粉末冶金制備方法，該鈷鉻鎳合金材料采用Co?Cr?Ni?M?C原始粉末制成，其中M選自Mo、W、Fe、Si、Mn中的一種或幾種。該鈷鉻鎳合金材料在制備過程中采用先期負壓脫蠟，燒結溫度范圍進行低真空燒結的方式燒結成型。本發明給出了通過調節原始料組分Ni含量、采用粉末冶金方法獲得單相ε?hcp Co合金和雙相α?fcc，ε?hcp Co合金的方案。

技術領域

本發明涉及機械加工和粉末冶金領域，具體涉及一種鈷鉻鎳合金材料及其粉末冶金制備方法，一種基于粉末冶金方法制備鈷鉻鎳合金材料及其組織演變規律。

背景技術

鈷鉻鎳合金具有優良的力學性能，耐磨性和生物相容性，可用于牙科、人工關節連接件等。另外，鈷鉻鎳合金同時具有很高的高溫強度、抗粘連性和耐各種形式腐蝕的性能，在化工、石油和天然氣設備、燃氣渦輪、航空及鋼鐵工業中有著廣泛的用途。

高鈷系列鈷鉻合金通常通過鑄造加工或者鑄造后進行熱鍛加工，其制備技術大多過于繁復，過程控制難度較大，價格也較為昂貴。鑄造加工合金有粗大的柱狀晶，嚴重影響了合金的力學性能。鑄造加工的鈷鉻合金塑性、疲勞強度較低，被認為是植入器械發生偶然斷裂失效的主要原因。因此為提高塑性和疲勞強度，鑄造后的合金通常采用一系列的熱機械處理過程如熱等靜壓處理等，以消除收縮孔、打亂鑄造晶獲得細晶粒組織結構以期提高力學性能。同時采用Ni合金化方式制備鈷鉻鎳合金，加入Ni穩定高溫的面心立方(fcc)組織結構來進一步提高塑性和抗疲勞性能。已有的報道結果中，高鈷系列鈷鉻鎳合金的屈服強度和抗拉強度通常可分別達到451MPa、736MPa,硬度269HV，延伸率為8％，塑性表現依然不佳。

目前在粉末高溫合金領域如高鎳-鈷-鉻系列合金，美國、俄羅斯、英國、法國、德國、加拿大、瑞典、中國、日本、意大利以及印度等國家均開展了研究工作，但僅有美國、俄羅斯、法國和英國能獨立研發粉末高溫合金并建立了相應的合金牌號。我國于上世紀80年代開始研制粉末高溫合金，雖然研制的粉末高溫合金性能達到國際標準要求，但由于超聲波探傷夾雜物(夾雜物軸向堆積)傷波高于美國標準，一直未得到考核和應用。且我國目前尚不具備粉末高溫合金大尺寸棒材的擠壓開坯能力和惰性氣體(或真空)保護的大型等溫鍛造設備，關鍵裝備的缺乏已經成為擠壓+等溫鍛造工藝路線粉末高溫合金研制和生產的瓶頸。

發明內容

本發明的目的提供一種鈷鉻鎳合金材料及其粉末冶金制備方法。

本發明采用這樣的技術方案來實現：

一種鈷鉻鎳合金材料，該材料的組織為單相ε-hcp Co合金或雙相α-fcc，ε-hcp Co合金。

進一步地，該材料采用以下原始粉末制成：該鈷鉻鎳合金材料采用Co-Cr-Ni-M-C原始粉末制成，各原始粉末的添加量按重量百分比計為：Co 55％～65％，Cr+Ni 25％～35％，M 2％～12％，C 0.1～0.2％；其中，Cr和Ni的重量比大于1，M選自Mo、W、Fe、Si、Mn中的一種或幾種的組合。

所述鈷鉻鎳合金材料原始粉末中主要組元Co原始粉末以二種粒徑組成：2.5～4.0um,0.8～1.5um,重量百分比為：50％～65％，35％～50％。

進一步地，所述的原始粉末在混料過程中添加聚氧乙烯十二烷基醚作為分散劑，以降低球磨過程中粉末的團聚現象和料漿的粘性，分散劑添加量：1～3ml/100g。

本發明還涉及制備所述鈷鉻鎳合金材料的方法，包括以下步驟：

1)將原始粉末按照比例稱取，配制成混合粉，將混合粉再進行濕法球磨，混合后干燥得混合料；

2)將步驟1)中的混合料摻加石蠟成型劑，石蠟添加量(重量百分比)為6～10％，然后利用篩網進行擦篩造粒；

3)將步驟2)中得到的物料壓制成形得到壓坯，壓制壓力為450～600MPa；