[發(fā)明專利]一種新型非平衡態(tài)Mo+Mo5

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111282771.0
• 申請日: 2021-11-01
• 公開（公告）號: CN114182150B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發(fā)明（設計）人: 楊濤;吳建波;弗拉基米爾.列夫琴科;陳秀娥
• 申請（專利權）人: 臺州學院;溫嶺工聯(lián)工量刃具科技服務有限公司
• 主分類號: C22C27/04
• 分類號: C22C27/04;C22C1/05;B22F3/105;B22F9/04;C22C32/00
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 沈建琴

本發(fā)明屬于高溫金屬結構材料技術領域，尤其是涉及一種新型非平衡態(tài)Mo+Mo₅SiB₂+Mo₅Si₃基合金及其制備方法。其制備工藝是：首先采用熔煉法或粉末冶金法制備Mo₅SiB₂+Mo₅Si₃合金塊體，經機械破碎后獲得對應粉末，然后根據擬制備合金的總成分將Mo₅SiB₂+Mo₅Si₃合金粉與Mo粉按合適比例混合均勻，最后將混合粉末經放電等離子燒結制得Mo+Mo₅SiB₂+Mo₅Si₃基合金塊體。本發(fā)明優(yōu)點在于可通過不添加Ti、Nb、W、Ta等嚴重損害合金抗氧化性能的合金化元素來成功制備該類合金，進而實現(xiàn)合金力學性能與抗氧化性能的協(xié)同提升。

技術領域

本發(fā)明屬于高溫金屬結構材料技術領域，尤其是涉及一種新型非平衡態(tài) Mo+Mo₅SiB₂+Mo₅Si₃基合金及其制備方法。

背景技術

航空技術的不斷發(fā)展要求發(fā)動機具有更大的推重比，即更高的渦輪口進氣溫度，目前廣泛用作渦輪葉片材料的鎳基高溫合金的使用溫度已達1150℃，接近其上限。因此，亟需開發(fā)具有更高使用溫度的新型超高溫結構材料。Mo-Si-B基合金熔點高(約2000℃)、高溫力學性能優(yōu)異，且其在高溫氧化過程中可形成保護性硼硅酸鹽膜，因而表現(xiàn)出較好的抗氧化性能，是一類有望應用于1200℃以上的新型超高溫結構材料。然而，該類合金室溫韌性不足，且其室溫韌性與高溫強度和抗氧化性能的匹配性較差，嚴重制約了合金的實際應用。

目前廣泛研究的Mo-Si-B基合金主要由Mo、Mo₅SiB₂和Mo₃Si三相組成。其中，Mo 相保證合金具有一定室溫韌性；Mo₅SiB₂和Mo3Si相則使合金具有較好的高溫強度和抗氧化性能。近年來，鑒于Mo₅Si₃相比Mo3Si相具有更加優(yōu)異的高溫強度和抗氧化性能，研究者希望用Mo₅Si₃相代替Mo₃Si相，即制備Mo+Mo₅SiB₂+Mo₅Si₃基合金。相比于傳統(tǒng) Mo+Mo₅SiB₂+Mo₃Si基合金，新型Mo+Mo₅SiB₂+Mo₅Si₃基合金更具潛力擁有優(yōu)異的綜合性能。如當兩者成分相同時(抗氧化性能相當)，Mo+Mo₅SiB₂+Mo₅Si₃基合金將具有更高的韌性Mo相含量，即更好的室溫韌性，此外，Mo₅Si₃相更加優(yōu)異的高溫強度有助于提高合金整體強度。然而，由于Mo與Mo₅Si₃相間的熱力學非平衡性，在Mo-Si-B三元平衡體系中并不存在Mo-Mo₅SiB₂-Mo₅Si₃相區(qū)。

目前主要通過在Mo-Si-B合金中添加足量Ti、Nb、W、Ta等合金化元素來制備 (Mo,X)+(Mo,X)5SiB2+(Mo,X)5Si3(X＝Ti,Nb,W,Ta)基合金，與相應Mo+Mo₅SiB₂+Mo₃Si基合金相比，該類合金呈現(xiàn)出更好的力學性能。然而，這幾種元素的氧化產物均不易揮發(fā)，阻礙了氧化過程中連續(xù)硼硅酸鹽氧化膜的形成，從而嚴重損害合金抗氧化性能。