[發(fā)明專利]一種稀土增強(qiáng)鈀合金及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910550112.7
• 申請(qǐng)日: 2019-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN110144482B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮晶;周云軒;種曉宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C5/04
• 分類號(hào): C22C5/04;C22C1/02
• 代理公司: 重慶強(qiáng)大凱創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50217
• 代理人: 李靜

本發(fā)明涉及高溫合金技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種稀土增強(qiáng)鈀合金，該合金的化學(xué)通式為Pd_7?xRE_xV，空間群為Fm3m，稱取鈀、稀土和釩原材料放入坩堝中，將真空爐升溫至1910～1930℃時(shí)，保溫20～30min，保溫的同時(shí)進(jìn)行真空磁力攪拌，攪拌速率為1800～2000r/min，攪拌時(shí)間為10～12min，停止攪拌后繼續(xù)加熱，加熱過(guò)程中每隔3～5min攪拌一次，直至溫度升至為1950℃～2000℃，停止加熱，待全部熔化至液態(tài)后，將真空爐功率下調(diào)至10～15KW，持續(xù)0.5～1.5h；得一種稀土增強(qiáng)鈀合金。采用本發(fā)明的技術(shù)方案得到稀土增強(qiáng)的鈀釩合金，硬度、高溫抗氧化及高溫蠕變性均得到改善。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高溫合金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種稀土增強(qiáng)鈀合金及其制備方法。

背景技術(shù)

高溫合金是國(guó)防武器和國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)不可缺少的關(guān)鍵材料之一，通常是指以鐵、鎳、鈷等金屬元素為基，能在600℃以上的高溫及一定應(yīng)力作用下長(zhǎng)期工作的一類金屬材料，具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能，又被稱為“超合金”，主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域和能源領(lǐng)域。

隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，例如航空器、發(fā)動(dòng)機(jī)等使用環(huán)境中的溫度越來(lái)越高，對(duì)材料的硬度、韌性要求提高的同時(shí)，還需要材料具備高溫抗氧化以及良好的高溫蠕變性能。另外由于材料的硬度和韌性是一組性能矛盾的關(guān)系，即硬度高的材料通常其韌性較低；反之，韌性高的材料其硬度較低，由于高溫合金在承受高溫環(huán)境的同時(shí)還需要承載一定的應(yīng)力，如果材料的硬度較高，則韌性較低，通俗而言就是脆性較大，材料在應(yīng)力作用下會(huì)直接發(fā)生較大的塑性變形(不能恢復(fù)形變的變形)，使材料的高溫蠕變性能降低，因此研究人員致力于尋找一種在滿足高溫使用的前提下，硬度、韌性、抗氧化和蠕變均能夠滿足使用要求的合金材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種稀土增強(qiáng)鈀合金及其制備方法，以解決現(xiàn)有的高溫合金在惡劣環(huán)境中容易氧化，蠕變等問(wèn)題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種稀土增強(qiáng)鈀合金，該合金的化學(xué)通式為Pd_7-xRE_xV，其中x＝0.01～0.05，空間群為Fm3m。

本技術(shù)方案的技術(shù)原理和效果在于：

1、本技術(shù)方案中一種稀土增強(qiáng)鈀合金，稀土的加入改善了鈀釩合金的韌性和硬度，同時(shí)提高了合金的高溫抗氧化性和抗蠕變性能，得到了一種韌性、硬度、抗氧化性和蠕變性能均較佳的合金，同時(shí)稀土增強(qiáng)鈀釩合金的熔點(diǎn)在1400℃以上，能夠在高溫環(huán)境中使用。

2、本技術(shù)方案中稀土RE的作用機(jī)制為：一方面為其傳統(tǒng)的特點(diǎn)，能夠在合金熔煉過(guò)程中與原材料中的氮氧等雜質(zhì)元素快速反應(yīng)，形成夾雜物快速排出，從而使合金得到凈化；而另一方面，本方案中稀土元素的加入還能夠提高鈀釩原子之間的結(jié)合力，發(fā)明人通過(guò)計(jì)算模擬發(fā)現(xiàn)由于鈀、釩兩種材料的晶體結(jié)構(gòu)不同(FCC和BCC結(jié)構(gòu))，兩種原子之間的結(jié)合力弱，從而使得得到的鈀釩合金具有多種有序、無(wú)序結(jié)構(gòu)，同時(shí)在高溫下多種結(jié)構(gòu)還會(huì)相互轉(zhuǎn)化，使得材料的性能受到極大的影響，而本申請(qǐng)中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)稀土元素直接固溶到了鈀釩合金的晶體結(jié)構(gòu)中，通俗而言，如同粘接劑一般，將鈀原子和釩原子結(jié)合在一起，從而使得鈀釩合金在高溫下，各種結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提高。

3、本技術(shù)方案中發(fā)明人通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，x取值為0.01～0.05時(shí)，稀土鈀釩合金的韌性與硬度最佳，當(dāng)x小于0.01時(shí)，韌性與硬度均出現(xiàn)下降的情形，原因在于當(dāng)x小于0.01時(shí)，稀土元素大部分都在熔煉過(guò)程中與氮氧等雜質(zhì)元素反應(yīng)了，固溶到鈀釩合金中的稀土元素少，從而使得稀土增強(qiáng)的效果不佳，而當(dāng)x大于0.05時(shí)，通過(guò)發(fā)明人分析，稀土元素過(guò)多，其另外一個(gè)特點(diǎn)(細(xì)化晶粒)就會(huì)凸顯出來(lái)，得到的鈀釩合金晶粒過(guò)小，雖然韌性得到改善，但硬度也極大的下降。

進(jìn)一步，所述RE為Y、Gd、Dy、Nd或Lu中一種或多種元素。