[發明專利]一種沉淀強化CoCrNiAlNb多主元合金及其制備方法

有效

• 申請號: 202110560211.0
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113430406B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 張宏偉;楊一童;龐景宇;張海峰;朱正旺;李宏;付華萌;王愛民;張龍;李正坤
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所;泰州鑫瑪科技產業發展有限公司
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C30/00;C22F1/00;C22F1/10;C22C19/05
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

本發明涉及金屬材料技術領域，特別是涉及一種沉淀強化CoCrNiAlNb多主元合金及其制備方法。該方法通過熔煉制備母合金錠；將母合金錠通過電弧熔煉加熱熔化，利用銅模鑄造法澆鑄成合金棒材；將合金棒材進行均勻化處理以及時效處理，獲得沉淀強化CoCrNiAlNb多主元合金。本發明通過合金成分調控和熱處理工藝獲得高溫下穩定的沉淀相，在幾乎不損失室溫力學性能的情況下，提高材料承溫能力。且合金化成本低廉，制備流程短，工藝簡單，使其在高溫結構材料領域具有了更高的應用價值。

技術領域

本發明涉及金屬材料技術領域，特別是涉及一種沉淀強化CoCrNiAlNb多主元合金及其制備方法。

背景技術

面心立方(FCC)多主元合金兼具優異的強度和塑性，在耐高溫結構材料領域具有極大的潛在應用價值。但是傳統的強化方式在高溫下強化效果有限，尤其是一些沉淀相在高溫下的溶解使材料強度大幅降低，這極大限制了材料的使用溫度。因此，通過成分設計和制備及熱處理工藝優化獲得高溫穩定的沉淀相，對于其在耐高溫結構材料領域的應用具有重要意義。

發明內容

本發明的主要目的在于，提供一種沉淀強化CoCrNiAlNb多主元合金及其制備方法，所要解決的技術問題是在幾乎不損失室溫強度和塑性的條件下，獲得高溫下穩定的沉淀強化相，提高其承溫能力，從而更加適于實用。

本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的：

一種沉淀強化CoCrNiAlNb多主元合金的制備方法，其包括如下步驟：

(1)制備NiAl中間合金錠：按預設成分配比稱重，將鎳原料和鋁原料置于坩堝中，采用電弧熔煉制備NiAl中間合金錠；

(2)制備CoCrNb中間合金錠：按預設成分配比稱重，將鈷原料、鉻原料和鈮原料置于坩堝中，采用電弧熔煉制備CoCrNb中間合金錠；

(3)制備母合金錠：將上述的NiAl中間合金錠和CoCrNb中間合金錠同時置于坩堝中，反復通過電弧熔煉至成分均勻，得到母合金錠；

(4)制備合金棒材：將所述的母合金錠通過電弧熔煉加熱熔化，利用銅模鑄造法澆鑄成合金棒材；

(5)沉淀強化CoCrNiAlNb多主元合金的熱處理：將所述的合金棒材進行均勻化處理以及時效處理，獲得沉淀強化CoCrNiAlNb多主元合金；

其中，所述的沉淀強化CoCrNiAlNb多主元合金為再結晶晶粒組織，晶內可見亞微米和納米級沉淀相；Co、Cr和Ni的總原子百分比為88％～92％，其中Co、Cr和Ni的原子比為1:1:2，Al的原子百分比為4％～6％，Nb的原子百分比為4％～6％。

所述的沉淀強化CoCrNiAlNb多主元合金的制備方法，步驟(1)-(3)中均采用真空電弧熔煉，先將真空腔室預抽至真空度10^-4～10^-3Pa，然后充入高純氬氣至真空表顯示4×10⁴～8×10⁴Pa，再進行電弧熔煉，熔煉電流為300～500A。

所述的沉淀強化CoCrNiAlNb多主元合金的制備方法，步驟(4)中采用真空電弧熔煉，先將真空腔室預抽至真空度10^-4～10^-3Pa，然后充入高純氬氣至真空表顯示4×10⁴～8×10⁴Pa，再對母合金錠進行電弧熔煉，熔煉電流為300～400A。

所述的沉淀強化CoCrNiAlNb多主元合金的制備方法，步驟(4)中，采用電弧熔煉加熱熔化后，合金熔體溫度為合金熔點以上100～400℃，將合金熔體倒入相應尺寸的銅模中，獲得合金棒材。