[發明專利]一種模具用高導熱高強Co-Fe-Ni合金及其增材制造方法

有效

• 申請號: 202011161642.1
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112301255B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 劉慶冬;張依瀟;王利軍;顧劍鋒
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海毅速激光科技有限公司
• 主分類號: C22C19/07
• 分類號: C22C19/07;C22C30/00;C22C1/04;B22F1/00;B22F5/00;B22F10/25;B22F10/28;B22F10/64;B33Y10/00;B33Y70/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 許耀

1.一種模具用高導熱高強Co-Fe-Ni合金，其特征在于，該合金按照重量百分比，其化學組分如下：C 0-0.01％，Ni 12-18％，Fe 38-42％，Cr 0-1.2％，X 0-0.05％，P＜0.015％，S＜0.010％，余量為Co和不可避免的雜質；其中X＝Sc、和/或Y、和/或Nd、和/或Pd。

2.根據權利要求1所述的一種模具用高導熱高強Co-Fe-Ni合金，其特征在于，該合金按照重量百分比，其化學組分如下：C 0-0.01％，Ni 12-18％，Fe 38-42％，Cr 0-1.2％，X0.005-0.05％，P＜0.015％，S＜0.010％，余量為Co和不可避免的雜質；其中X＝Sc、和/或Y、和/或Nd、和/或Pd。

3.根據權利要求1或2所述的一種模具用高導熱高強Co-Fe-Ni合金，其特征在于，所述的X＝Pd。

4.根據權利要求1～2任一所述的一種模具用高導熱高強Co-Fe-Ni合金，其特征在于，該合金采用球形粉末合金的形式進行增材制造，所述的球形粉末合金具有細晶馬氏體組織，粒徑在10～85μm之間，呈正態分布。

5.根據權利要求1～4任一所述的模具用高導熱高強Co-Fe-Ni合金的增材制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：準備粒徑在10～85μm之間、呈正態分布、具有細晶馬氏體組織的球形粉末合金；

S2：將球形粉末合金用增材制造的方式，打印成型預定模具；

S3：步驟S2得到的打印態的預定模具在470～530℃回火1-6h，空冷，得到最終性能態模具。

6.根據權利要求5所述的模具用高導熱高強Co-Fe-Ni合金的增材制造方法，其特征在于，將打印態的預定模具在回火前，可以進行以下處理中的任一種：

(i)將打印態的預定模具加熱至820～1000℃保溫0.5～3h，進行固溶處理，之后水冷或＞15℃/s冷速冷卻至室溫；

(ii)將打印態的預定模具加熱至650～760℃保溫1-3h，進行兩相區臨界回火，之后水冷或＞15℃/s冷速冷卻至室溫。

7.根據權利要求5所述的模具用高導熱高強Co-Fe-Ni合金的增材制造方法，其特征在于，將打印態的預定模具直接回火后，顯微組織為胞狀晶粒+柱狀晶粒相間的層狀結構。

8.根據權利要求6所述的模具用高導熱高強Co-Fe-Ni合金的增材制造方法，其特征在于：

將打印態的預定模具先固溶處理，再回火后，室溫組織為等軸晶粒，與傳統鑄態合金的熱處理顯微組織類似；

將打印態的預定模具先兩相區臨界回火，再回火后，室溫組織為γ相彌散分布的胞狀晶粒+柱狀晶粒相間的層狀結構，其中γ相的體積分數在3～25％之間。

9.根據權利要求5所述的模具用高導熱高強Co-Fe-Ni合金的增材制造方法，最終性能態模具的強度主要來源為：回火過程中形成的富Ni析出相，其體積分數在12～30％之間，呈片狀且相互垂直分布，按原子百分計，其成分為：Ni 48～55％，Co：25～28％，Fe：20～25％。

10.根據權利要求5或6所述的模具用高導熱高強Co-Fe-Ni合金的增材制造方法，最終性能態模具的硬度在450～525HV之間，V型缺口沖擊功在12.5～46.5J之間，熱導系數在67～82W/m·K之間。