[發明專利]熱穩定的鎳鈷材料和熱穩定所述鎳鈷材料的方法

有效

• 申請號: 202010174758.2
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111690839B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: G.塔吉里;E.M.菲爾普斯;J.R.施米特;L.克里什南;G.V.D.喬納拉加達;G.S.希普利;A.R.德沃拉
• 申請（專利權）人: 和諧工業有限責任公司
• 主分類號: C22C19/03
• 分類號: C22C19/03;C22F1/10;C25D3/56;C25D5/18;C22F1/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 初明明;林毅斌

提供了鎳鈷材料、形成鎳鈷材料的方法以及熱穩定鎳鈷材料的方法。鎳鈷材料可包括具有非晶區域和結晶區域的金屬基質復合材料，所述結晶區域基本上被納米晶粒結構包圍，所述納米晶粒結構的晶粒粒度分布為約50納米至約800納米，并且所述納米晶粒結構可包括廣泛的晶內孿晶。金屬基質復合材料的化學組成可包括鎳、鈷和摻雜劑例如磷和/或硼。可以在低于材料中晶粒生長的起始溫度的第一溫度區內熱處理鎳鈷材料，然后在高于晶粒生長的起始溫度的第二溫度區內熱處理鎳鈷材料。化學組成和熱處理可產生熱穩定的鎳鈷材料。

優先權信息

本申請要求在2019年3月14日提交的美國臨時專利申請序列號62/818,270的優先權，其通過引用并入本文。

技術領域

本公開總體上涉及熱穩定的鎳鈷金屬和熱穩定所述鎳鈷金屬的方法，包括電沉積的磷摻雜的鎳鈷材料。

背景技術

鎳鈷材料用于制造特殊部件是令人感興趣的，所述特殊部件例如用于渦輪機發動機和其他需要熱穩定性、高強度和延展性的航空或航天設備的部件。然而，一些鎳鈷材料傾向于在強度和延展性之間表現出折衷。另外，一些鎳鈷材料在高熱環境中使用時傾向于表現出晶粒生長，這可能改變材料的拉伸性能。

因此，需要表現出熱穩定性、高強度和/或高延展性的改進的鎳鈷材料。

發明內容

各方面和優點將在以下描述中部分地闡述，或者可以從描述中顯而易見，或者可以通過實踐本公開的主題來了解。

在一個方面，本公開包括鎳鈷材料。示例性鎳鈷材料可包括具有非晶區域和結晶區域的金屬基質復合材料。結晶區域可以基本上被納米晶粒結構包圍，所述納米晶粒結構的晶粒粒度分布為約50納米至約800納米，并且所述納米晶粒結構可包括廣泛的晶內孿晶(例如，約30%至約40%，或甚至約40%至50%的納米晶粒結構包括晶內孿晶)。所述金屬基質復合材料的化學組成可包括約50重量%至80重量%的鎳、約20重量%至約50重量%的鈷以及約100 ppm至約20,000 ppm重量的摻雜劑。例如，所述摻雜劑可包括磷和/或硼。

在另一方面，本公開包括形成鎳鈷材料的方法。示例性方法可包括在低于所述材料中晶粒生長的起始溫度的第一溫度區內熱處理鎳鈷材料。例如，所述第一溫度區可為約600K至約750K (約326.9℃至約476.9℃)。示例性方法可另外或替代地包括在高于所述材料中晶粒生長的起始溫度的第二溫度區內熱處理所述材料。例如，所述第二溫度區可為約800K至約900K (約526.9℃至約626.9℃)。所述鎳鈷材料可包括經摻雜的鎳鈷材料，例如使用電沉積工藝形成的經摻雜的鎳鈷材料。

在又一方面，本公開包括熱穩定鎳鈷材料的方法。示例性方法可包括在低于所述鎳鈷材料中晶粒生長的起始溫度的溫度區內熱處理鎳鈷材料。在所述鎳鈷材料中所述鈷的濃度可為約30重量%至約50重量%。所述鎳鈷材料可包括摻雜劑，并且在所述鎳鈷材料中所述摻雜劑的濃度可為約1,000 ppm至約2,500 ppm重量。

參考以下描述和所附權利要求，這些和其他特征、方面和優點將變得更好理解。并入本說明書并構成本說明書的一部分的附圖說明示例性實施方式，并且與描述一起用于解釋本公開的主題的某些原理。

附圖說明

在參考附圖的說明書中闡述針對本領域普通技術人員的完整且能夠實現的公開，包括其最佳模式，其中：

圖1A顯示示例性應力-應變曲線，其一般地比較了非晶金屬與微晶晶粒金屬；

圖1B顯示示例性應力-應變曲線，其一般地比較了超細納米晶粒金屬與微晶晶粒金屬；

圖2顯示示例性應力-應變曲線，其一般地比較了超細納米晶粒金屬與具有晶界釘扎的納米晶粒金屬；

圖3顯示將堆垛層錯能與鎳鈷合金中鈷的百分數相關聯的圖；