[發明專利]一種微合金化高強韌動密封材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010616512.6
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111676411A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 周亮
• 申請（專利權）人: 江蘇鑫信潤科技股份有限公司
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/02;C22F1/00
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 杜靜靜

本發明涉及一種微合金化高強韌動密封材料及其制備方法，該材料的成分為(CoNiFe)₉₀Al_10?xTi_x，其中Co、Ni、Fe按等原子配比，x的取值范圍為1～9。該合金的制備工藝路線為：真空電弧熔煉—均勻化退火—鍛造(熱鍛)—均勻化退火—軋制(冷軋)—退火熱處理。首先，將Co、Ni、Fe、Al和Ti粒/塊按比配料，采用真空電弧熔煉法熔煉成錠并進行均勻化退火；其次，將鑄錠加熱到一定溫度后，進行鍛造成型，隨后進行均勻化退火；最后通過軋制(冷軋)將鍛態合金制備成板材并進行退火熱處理。合理的塑性加工和退火熱處理工藝可以提高合金的強韌性，采用本發明制備的微合金化高強韌合金材料可廣泛適用于動密封材料領域。

技術領域

本發明涉及一種動密封材料的制備方法，具體涉及一種微合金化高強韌動密封材料及其制備方法，屬于動密封材料技術領域。

背景技術

動密封是航空發動機及其它透平機械的重要部件，廣泛用于各種航空發動機、航改燃氣輪機、汽輪機、重型燃氣輪機、核電機組等領域。動密封材料通常工作在高旋轉速度、高環境溫度或高摩擦生熱的特殊條件下，這就要求其高的強韌性。新的合金設計理念提出，5種及5種以上元素，且每種元素原子百分比介于5％～35％的合金為高熵合金即多主元合金。此外，高熵合金還可以從熵值上來定義。熱力學上，熵是表征系統混亂度的一個參數。混亂度越大，系統的熵也就相應越大。合金材料可以分為以下三大類：低熵合金，即傳統合金，以一種或兩種元素為主要組成元素(ΔS_mix≤0.69R)；中熵合金，包含兩種到四種主要元素(0.69R≤ΔS_mix≤1.61R)；高熵合金，包含至少五種主要組成元素(ΔS_mix≥1.61R)。

中熵合金介于傳統合金(低熵合金)和高熵合金之間，既保持了高熵合金的突出性能，如高強度、硬度，又減少了主元數，其混合熵更接近傳統合金，有更好的塑性加工性能。

目前，塊體中熵合金的制備方法主要有真空電弧熔煉法和粉末冶金法。真空電弧熔煉法方法可熔煉熔點較高的合金，且可一次熔煉較多合金，有效的去除易揮發雜質和某些氣體。但該方法制備的鑄態合金容易出現內應力大、成分偏析、孔隙及縮孔等缺陷。由于變形機理較為復雜，中熵合金的相關研究大多還集中在鑄態。目前，鑄態中熵合金的后續加工工藝主要有鍛造和軋制兩種。鍛造可以消除鑄態疏松等缺陷，優化微觀組織結構，使得工件的機械性能一般優于同樣材料的鑄件。軋制制備的工件機械性能比較差，硬度太高，必須經過退火才能恢復其機械性能。

中熵合金作為新的合金體系，尚未受到廣泛的關注，相應的塑性變形對中熵合金的組織及性能的影響的報道相對較少。合理設計合金成分，優化塑性變形(鍛造、軋制)的工藝參數，不斷提高中熵合金的塑性變形能力，是今后中熵合金研究的重要方向。為了提高CoNiFe中熵合金的強韌性，本發明通過添加微量的Al和Ti，通過塑性加工和不同溫度的退火熱處理制備綜合性能更優的中熵合金。采用本發明制備的微合金化高強韌中熵合金可廣泛適用于動密封材料領域。

發明內容

本發明正是針對現有技術中存在的問題，提供一種微合金化高強韌動密封材料及其制備方法，該動密封材料的成分為(CoNiFe)₉₀Al_10-xTi_x，其中Co、Ni、Fe按等原子配比，x的取值范圍為1～9，采用真空電弧熔煉的方法制備，優化鍛造、軋制及退火熱處理的工藝參數，提高合金強韌性，制備綜合性能優良的中熵合金，可廣泛適用于動密封材料領域。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下，一種微合金化高強韌動密封材料及其制備方法，該動密封材料的成分為(CoNiFe)₉₀Al_10-xTi_x，其中Co、Ni、Fe按等原子配比，x的取值范圍為1～9。

該制備方法包括以下步驟：