[發明專利]一種鈦鎳鐵基合金材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202211181837.1
• 申請日: 2022-09-27
• 公開（公告）號: CN115537632B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 凌雨湘;何政浩
• 申請（專利權）人: 河源粵奧硬質合金有限公司
• 主分類號: C22C33/02
• 分類號: C22C33/02;B22F9/22;B22F9/04;B22F1/10;B22F3/02;B22F3/14;B22F3/24;C21D6/00;C21D6/02;C22C38/08;C22C38/06;C22C38/14;C01G49/02;C01G53/04
• 代理公司: 河源市華標知識產權代理事務所(普通合伙) 44670
• 代理人: 石其飛

本發明提出了一種鈦鎳鐵基合金材料及其制備方法，屬于硬質合金技術領域，包括以下步驟：S1.多孔中空氧化鐵/氧化鎳微球的制備；S2.Fe?Ni?Al?Ti復合氧化物的制備；S3.氫氣還原；S4.改性復合活性添加劑的制備；S5.成型與燒結。本發明制得的鈦鎳鐵合金材料具有較好的耐氧化、耐高溫、耐腐蝕，加工性能好，TCP相形成較少，得到的合金材料具有較高的強度和較好的塑性和韌性，合金持久壽命長，耐老化性能佳，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及硬質合金技術領域，具體涉及一種鈦鎳鐵基合金材料及其制備方法。

背景技術

NS1402合金是一種用Ti穩定化的Ni-Fe-Cr-Mo-Cu耐蝕合金，其化學組成和重量百分比主要為C≦0.05％、Si≦0.5％、Cr19.5-23.5％、Ni38.0-46.0％、Mo2.5-3.5％、Mn≦1.0％、Cu1.5-3.0％、Ti0.6-1.2％、S≦0.015％、P≦0.03％、Al≦0.2％、余量為Fe；NS1402合金最早由Inconel公司于1952年開發成功。NS1402合金中加入穩定化元素鈦，既可以提高鋼的耐應力腐蝕斷裂性能，又極大地改善了鋼在還原性酸中的耐蝕性和可加工性能，該類固溶熱處理狀態組織具有塑性好、韌性強，易于冷加工成型，但強度與硬度較低，只有通過冷加工變形使其強度與硬度提高。由于此合金具有良好的耐蝕性，在化學加工等工業中得到較廣泛的應用。

由于NS1402合金屬鐵鎳基高合金材料，其熱加工性能較差，對設備要求高，特別是管材制造過程中，采用擠壓工藝還是斜軋穿孔工藝取決于對其熱加工性能的掌握程度。

由于NS1402合金添加了大量難熔元素(包括Mo、Cr等)進行固溶強化，高合金化在提高合金強度的同時，會促進拓撲密排相(TCO相)等脆性有害相的析出，導致合金的綜合性能下降。另外，長期熱暴露期間往往會發生難熔元素的偏聚，也增加了TCP相析出傾向。常見的TCP相有σ，Laves和η相等。Mo是強烈促進形成σ相形成的元素；Cr也具有促進形成σ相的能力。TCP相的存在一方面消耗了大量固溶強化元素，削弱了基體的固溶強化效果；另一方面，針狀或薄片狀的TCP相是裂紋的發源地和裂紋迅速擴展的通道。在高溫合金長期使用過程中，TCP相的析出會降低合金的塑性和韌性，加劇合金的持久壽命老化。

綜上，可以克服易氧化，耐高溫、耐腐蝕，加工性能好，且減少TCP相形成，提高合金塑性和韌性，提高合金持久壽命，耐老化的新型的鈦鎳鐵基合金材料需要被研發應用。

發明內容

本發明的目的在于提出一種鈦鎳鐵基合金材料及其制備方法，具有較好的耐氧化、耐高溫、耐腐蝕，加工性能好，TCP相形成較少，得到的合金材料具有較高的強度和較好的塑性和韌性，合金持久壽命長，耐老化性能佳，具有廣闊的應用前景。

本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明提供一種鈦鎳鐵基合金材料的制備方法，包括以下步驟：

S1.多孔中空氧化鐵/氧化鎳微球的制備：將檸檬酸鎳、檸檬酸鐵、致孔劑和乳化劑溶于水中，得到水相；將水相加入有機溶劑中，乳化，不斷攪拌條件下加熱蒸發溶劑，過濾，離心，干燥，煅燒，得到多孔中空氧化鐵/氧化鎳微球；

優選地，有機溶劑選自二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸甲酯、石油醚中的至少一種。

S2.Fe-Ni-Al-Ti復合氧化物的制備：將鋁鹽、鈦鹽溶于水中，加入步驟S1制得的多孔中空氧化鐵/氧化鎳微球均勻分散，然后加入檸檬酸，加熱蒸發溶劑，形成溶膠，繼續升高溫度，降低體系壓強，形成干凝膠，點燃干凝膠，收集燃燒產物，球磨，得到Fe-Ni-Al-Ti復合氧化物；

S3.氫氣還原：將步驟S3制得的Fe-Ni-Al-Ti復合氧化物置于氫氣氛中，逐步升溫，對樣品進行還原焙燒，球磨，得到還原產物；