[發明專利]一種Co-Al-W合金棒材及其制備方法

有效

• 申請號: 201911279486.6
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN111041280B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 樊強博;王波濤;張偉;劉雷社;王黨衛;范信江;童萌
• 申請（專利權）人: 西安航天新宇機電裝備有限公司
• 主分類號: C22C19/07
• 分類號: C22C19/07;C22C1/04;C22C1/03
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 黨桃桃

本發明公開了一種Co?Al?W合金棒材及其制備方法，所述Co?Al?W合金棒材由以下質量百分比的物質組成：鋁7％～11％，鎢8％～12％，余量為鈷。本發明所述方法具體為(1)將原料粉末球磨后烘干，得到混合粉末；(2)壓制成型得到坯料，燒結處理得到Co?Al?W合金燒結體；(3)電子束熔煉得到Co?Al?W合金鑄錠，切割成半成品棒材；(4)電子束區域熔煉得到Co?Al?W合金棒材。本發明Co?Al?W合金棒材具有室溫和高溫強度高、純度高和氧質量含量低的特點，是制造先進航空發動機和工業燃氣輪機葉片的關鍵材料，能夠提升航空發動機渦輪工作溫度，提高推重比，增加發動機推力。

技術領域

本發明屬于合金制備技術領域，具體涉及一種Co-Al-W合金棒材及其制備方法。

背景技術

高性能飛行器的發展有賴于先進動力系統與之匹配，現代的發動機系統不僅推力大，而且推重比不斷提高，隨著發動機推力和效率的提高，發動機的進口溫度需不斷提高，在發動機部件中，熱端關鍵部件的工作條件最為苛刻，要在1000℃以上高溫和腐蝕環境中承受高的應力，而且還要求使用壽命長，這就要求熱端關鍵部件材料具有高的抗蠕變性能，良好的抗腐蝕性能，高的高溫持久強度、斷裂韌性和疲勞性能等。目前在航空航天動力系統中應用的高溫合金材料已經達到了其最高使用溫度極限，即工作溫度已達到或超過其熔點的80％。未來的航空動力系統要求其熱端關鍵部件在1100℃以上的高溫和復雜負荷條件下長期使用，因此傳統的高溫合金已不能滿足下一代高性能先進航空發動機的需求。

先進航空發動機需要一種超過目前鎳基合金使用溫度極限的新材料。這種新材料需具有室溫和高溫強度高、純度高和氧質量含量低的特點。鈷基高溫合金由于具有優異的高溫抗熱腐蝕、抗熱疲勞和焊接性能，特別適用于制造加工高溫腐蝕環境下工作的部件。若能提高高溫強度，改進后的鈷基高溫合金將成為能夠在高溫極端環境中服役的高溫材料。

Co-Al-W合金通過γ′-Co₃(Al，W)相的強化，其高溫流變抗力顯著高于傳統鈷基高溫合金，乃至1000℃時接近或超過部分多組元成分復雜的傳統鎳基高溫合金。如果通過優化工藝大幅提高其高溫強度，有望使之成為工作溫度超過1100℃的新高溫材料。目前，采用傳統方法制備的Co-Al-W合金不可避免會生成低熔點的不穩定相，即使通過高溫長時間的退火也難以消除。另外，制備的Co-Al-W合金會引入雜質、氧質量含量高，使Co-Al-W合金的力學性能下降，并降低了材料的使用溫度和可靠性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種Co-Al-W合金棒材及其制備方法，該Co-Al-W合金棒材為主要含有基體γ相和γ′-Co₃(Al，W)相的棒材，且具有純度高和氧質量含量低的特點，是制造先進航空發動機和工業燃氣輪機葉片的關鍵材料，能夠提升航空發動機渦輪工作溫度，提高推重比，增加發動機推力。

本發明的實現過程如下：

一種Co-Al-W合金棒材，由以下質量百分比的物質組成：鋁7％～11％，鎢8％～12％，余量為鈷。

進一步，所述Co-Al-W合金棒材，由以下質量百分比的物質組成：鋁8％～10％，鎢9％～11％，余量為鈷。

進一步，所述Co-Al-W合金棒材，由以下質量百分比的物質組成：鋁9％，鎢10％，余量為鈷。

上述Co-Al-W合金棒材的制備方法，包括如下步驟：

(1)將鋁粉、鎢粉和鈷粉置于球磨機中球磨后烘干，得到混合粉末；(2)將步驟(1)得到的混合粉末壓制成型得到坯料，燒結處理得到Co-Al-W合金燒結體；(3)將Co-Al-W合金燒結體經過電子束熔煉得到Co-Al-W合金鑄錠，切割成半成品棒材；(4)將半成品棒材經過電子束區域熔煉得到Co-Al-W合金棒材。

進一步，所述鋁粉的質量純度不小于99.9％，所述鎢粉的質量純度不小于99.9％，所述鈷粉的質量純度不小于99.9％。