[發(fā)明專利]一種高溫抗氧化高強(qiáng)度鎳鎢鈷鉻合金及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210209651.6
• 申請日: 2022-03-03
• 公開（公告）號: CN114645159B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭磊;張民宇;趙鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05;C22C27/04;C22C30/00;B22D7/00;C22C1/02
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明公開一種高溫抗氧化高強(qiáng)度鎳鎢鈷鉻合金及制備方法，屬于金屬材料的技術(shù)領(lǐng)域。所述高溫抗氧化高強(qiáng)度鎳鎢鈷鉻合金的化學(xué)組分組成：W：5?50wt.％，Co：10?20wt.％，Cr：1?10wt.％，氧含量控制在15ppm以內(nèi)，余量為Ni以及不可避免的雜質(zhì)。所述制備方法包括原料準(zhǔn)備階段、真空熔煉階段、真空精煉階段、脫氧脫硫階段。本發(fā)明通過成分和制備方法的選擇，制備的高溫抗氧化高強(qiáng)度鎳鎢鈷鉻合金在1000?1200℃下的壓縮屈服強(qiáng)度為350?550MPa，合金在高溫下100h的氧化增量達(dá)到抗氧化級，接近完全抗氧化級。適用于熱模擬試驗(yàn)機(jī)的壓頭、疲勞試驗(yàn)機(jī)的拉桿、霍普金森拉壓桿、高溫拉伸試驗(yàn)夾具等。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于金屬材料的技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高溫抗氧化高強(qiáng)度鎳鎢鈷鉻合金及制備方法。

背景技術(shù)

熱模擬試驗(yàn)機(jī)是將模擬試樣當(dāng)成電阻直接通電加熱，與模擬試樣接觸的熱模擬試驗(yàn)機(jī)的壓頭可以視為兩個(gè)加熱電極，模擬試樣作為加熱電阻。由于模擬試樣與作為加熱電極的壓頭直接接觸，在試樣被加熱的同時(shí)壓頭也被加熱到一定的溫度。因此，要求壓頭具有良好的導(dǎo)電性，高溫強(qiáng)度、硬度以及抗氧化等性能。目前，熱模擬試驗(yàn)機(jī)的壓頭材質(zhì)多采用以鎢為基底的合金系材料，如采用以碳化鎢為主的材料制成的壓頭。碳化鎢材料制成的壓頭雖然具有較高的強(qiáng)度和硬度，但其塑性差，導(dǎo)致其可加工性能差，且用該材料制造壓頭，制造成本高，且制造工藝也較復(fù)雜。此外，碳化鎢材料制造的壓頭，在高溫狀態(tài)或高溫變形條件下易于與模擬試樣發(fā)生粘連，大大縮短了其使用壽命，同時(shí)也延誤了生產(chǎn)周期。

特別是現(xiàn)有技術(shù)中的熱力模擬試驗(yàn)機(jī)用壓頭的材料選擇并非只有以C化鎢為主的材料制成的壓頭，還有以FeCrNi系高溫高強(qiáng)鋼為主、抗氧化鎳基合金為主、以及其他高溫高強(qiáng)鋼或合金為主的材料制成的壓頭。

例如：中國專利CN 103752746 A公開了一種熱力模擬試驗(yàn)機(jī)用壓頭的制造方法，其中的所述坯料材質(zhì)為FeCrNi系高溫高強(qiáng)鋼，顯然并不存在需要克服的C化鎢材料制成的壓頭的技術(shù)問題。

而中國專利CN 110607470 A公開了一種高溫鎳基合金，該合金的成分組成與百分含量(wt.％)為：C 0.2-0.5％，Cr 26-28％，Nb 0.5-1.5％，W 3-5％，Ti 2-4％，Al 1-3％，B0.005-0.012％，Si 0.1-0.5％，Zr 0.01-0.1％，F(xiàn)e 0-5％，RE 0.01-0.1％，其余為Ni。顯然其中的成分選擇中W含量較低，Cr含量較高，不僅成本較高，而且獲得的性能要求并未關(guān)注1000-1200℃下的高溫壓縮屈服強(qiáng)度，尤其是35MPa應(yīng)力下的持久壽命更是證明了這一點(diǎn)。其抗氧化性能是通過氧化損傷深度來評判，通過GB/T13303-91中的公式A1，可以換算得到實(shí)施例1-6所制備材料的氧化速度都遠(yuǎn)高于3.0g/m²·h，屬于弱抗氧化性。

CN 113604705 A公開了一種高溫鎳基合金HRED6及其制備方法，，所述高溫鎳基合金HRED6包括以下重量份的組分：鎳48.0-50.0％，鉻27.0-30.0％，鎢4.0-6.0％，硅1.2-2.0％，鈮1.2-1.8％，0.40-0.45％，錳0.5-1.5％，鈷＜0.5％，氮≤0.05％，磷＜0.035％，硫＜0.03％。顯然其中的成分選擇中鎢含量較低，鉻含量較高，不僅成本較高，而且雖然合金高溫下的力學(xué)性能較好，但合金的變形抗力大，加工困難，用于制備壓頭合金生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)成本高，缺乏實(shí)用性；另外抗氧化性能并未關(guān)注。

CN 113005333 A公開了一種超高溫鎳基合金及其制備方法，其中的鉻含量較高，稀土元素含量較高，成本較大，且900℃下的抗拉強(qiáng)度最高也只能達(dá)到153MPa，其屈服強(qiáng)度相應(yīng)的遠(yuǎn)低于350MPa的熱模擬試驗(yàn)機(jī)的壓頭材質(zhì)對屈服強(qiáng)度的需求。

上述這些材料的成分和制備方式選擇對高溫、高強(qiáng)度、抗氧化性能的影響是本申請所不需要的，不適合作為熱模擬試驗(yàn)機(jī)的壓頭材料。

而發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)：