[發(fā)明專利]密度優(yōu)化的鉬合金有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201980037134.1 | 申請(qǐng)日： | 2019-06-04 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN112218964B | 公開(kāi)（公告）日： | 2023-03-10 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | M·克魯艾格爾 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 奧托·馮·格里克馬格德堡大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C22C27/02 | 分類號(hào)： | C22C27/02;C22C27/04;C22C32/00;C22C30/00;C22C1/04 |
| 代理公司： | 中國(guó)貿(mào)促會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 11038 | 代理人： | 劉學(xué)媛 |
| 地址： | 德國(guó)馬*** | 國(guó)省代碼： | 暫無(wú)信息 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 密度 優(yōu)化 合金 | ||
本發(fā)明涉及一種基于鉬?硅?硼的密度優(yōu)化的且耐高溫的合金，其中向基礎(chǔ)合金中摻入釩以降低密度。
本發(fā)明涉及一種基于鉬-硅-硼(Mo-Si-B)的密度優(yōu)化的且耐高溫的合金、一種用于其制備的方法以及其作為結(jié)構(gòu)材料的用途。
三元Mo-Si-B合金體系不僅具有非常高的熔融溫度(高于2000℃，這允許在明顯高于1000℃的溫度下的應(yīng)用)，而且其獨(dú)特之處還在于良好的耐氧化性、突出的耐蠕變性以及足夠的延展-脆性過(guò)渡溫度和斷裂韌性。
基于這些性能，三元Mo-Si-B合金體系尤其適合作為用于制備在非常高溫度下工作的部件(例如氣體渦輪機(jī)中的渦輪機(jī)葉片和渦輪機(jī)盤(pán))、用于航空航天技術(shù)中的高負(fù)載部件、以及還有在成形技術(shù)中的工具的結(jié)構(gòu)材料。
對(duì)于高溫應(yīng)用而言特別有利的是，在硅化物比例大于50％的情況下這種合金體系的非常好的耐氧化性。由此在以粉末冶金方式生產(chǎn)的材料中或在以其他方式制備的具有小于10μm粒徑和均勻相分布的非常細(xì)顆粒的材料中可以省去用于防止氧化的保護(hù)措施(例如使用保護(hù)氣體或施加保護(hù)層)。
作為耐火金屬的純鉬具有2623℃的熔點(diǎn)，在理論上適合用于高溫應(yīng)用。然而問(wèn)題是在高于600℃的溫度下其耐氧化性已經(jīng)較低。
通過(guò)向鉬中摻入硅和硼以及通過(guò)與此相關(guān)地形成硅化物，實(shí)現(xiàn)了耐氧化性的顯著提高。例如在EP 0 804 627 B1中描述了這樣的三元耐氧化Mo-Si-B合金。這種三元合金體系在高于540℃的溫度下形成硼-硅酸鹽層，所述層防止氧進(jìn)一步滲入固體或部件中。
DE 25 34 379 A1涉及一種Mo-Si-B合金，所述合金尤其還可以包含釩。但是其中涉及無(wú)定形合金，所述合金的獨(dú)特之處在于高熱穩(wěn)定性，也就是說(shuō)它在高溫下也是穩(wěn)定的并且不會(huì)開(kāi)始結(jié)晶。
DE 11 55 609 A同樣描述了Mo合金，所述合金包含選自硼化鉻、硼化鈦和硼化鋯的至少一種金屬硼化物作為必需組成部分并且可以具有Si、B以及V。這許多明確闡釋的例子中沒(méi)有一個(gè)除了Mo還包含V。此處的目標(biāo)僅僅在于提高耐氧化性和強(qiáng)度，而不是像根據(jù)本發(fā)明所希望的那樣改進(jìn)韌性。
在WO 2005/028692 A2中描述了一種Mo-Si-B合金，所述合金具有Mo-硅化物和Mo-B-硅化物作為關(guān)鍵組成部分。選擇性地還可以存在Mo混晶，所述混晶可以包含與Mo形成混晶的其他元素，其中尤其提及釩。然而，此處其他元素僅僅存在于混晶中，而不存在于硅化物中。
根據(jù)US 2016/0060734 A1，可以通過(guò)用明顯更輕的金屬Ti部分替換重金屬M(fèi)o來(lái)降低三元Mo-Si-B合金的密度。然而要注意的是，用Ti部分替代Mo對(duì)耐氧化性有不利影響。為了進(jìn)行補(bǔ)償必須加入其他元素，如鐵和/或釔。
鑒于上述突出的性能特征，這種三元Mo-Si-B合金體系是在高溫下還用于旋轉(zhuǎn)和飛行應(yīng)用的結(jié)構(gòu)材料(例如作為渦輪機(jī)材料)非常有前途的候選者。
在此，此類應(yīng)用(但是還有其他應(yīng)用)的一個(gè)缺點(diǎn)是高密度，典型地介于8.5與9.5g/cm3之間。例如合金Mo-9Si-8B具有9.5g/cm3的密度。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種基于Mo-Si-B的合金體系，所述合金體系具有比已知Mo-Si-B合金體系更小的密度并且因此有利地可以用作用于旋轉(zhuǎn)或飛行應(yīng)用、尤其還用在航空航天技術(shù)中的結(jié)構(gòu)材料，例如作為渦輪機(jī)材料。此外所述合金體系應(yīng)保留Mo-Si-B三元合金體系尤其在耐氧化性方面的優(yōu)點(diǎn)。
這個(gè)目的通過(guò)一種合金體系實(shí)現(xiàn)，所述合金體系具有5至25原子％的硅(Si)、0.5至25原子％的硼(B)、3至50原子％的釩(V)以及余量的鉬，其中所述鉬合金具有鉬-釩混晶基質(zhì)以及分布在其中的至少一種硅化物相，并且所述鉬合金的密度小于8g/cm3。
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