[发明专利]钛镍铝钼合金材料及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金及合金的制备工艺，尤其涉及一种钛镍铝钼合金材料及其制备工艺。

背景技术

目前在动力、石化、航空及航天等领域，可在600℃以上高温及一定应力作用下长期工作的金属结构材料主要是镍基、铁基及钴基高温合金，但这些材料均具有较高的密度（一般8.0g/cm³以上），造成组件及设备的重量大，能源消耗大、使用效率低，甚至会带来一些潜在的不安全因素，例如发动机轮盘及叶片转动过程中由于镍基合金比重高导致内部产生巨大的离心力。因此，必须开发低密度、高比强的新型轻质高温结构材料以适应相关行业领域发展的需要。

钛镍铝作为一种新型合金材料由于具有较高的室温及高温强度、良好的抗氧化性、较低的密度（约6g/cm³），可替代传统高温结构材料，减轻构件重量，提高效率，降低能源消耗。目前钛镍铝合金材料的报道主要集中在富钛型、富镍型和等原子型三类材料。Koizumi. Y等人向NiTi合金中加不同量的Al替代Ti（富镍型），合金的相组成转变为由基体相B2（NiTi）、强化相Ni₂TiAl构成的复相结构，室温及高温强度大幅度提高，室温压缩屈服强度达到2300MPa，超过镍基高温合金Rene95，1000℃左右压缩屈服强度和中温区间使用的高温合金相当（Koizumi Y, Ro Y, Nakazawa S, et al. NiTi-base intermetallic alloys strengthened by Al substitution. Materials Science and Engineering A, 1997, 223: 36-41）。但富镍型合金Ni含量较多，密度较大；同时根据NiAl-NiTi二元相图可知，随着Ti含量减少（Al含量增大），脆性强化相Ni₂TiAl的占比增多，导致合金塑性迅速降低。中国发明专利ZL200510053911.1公开了一种钛镍铝高温合金材料及其制备方法，其发明内容是向NiTi合金中添加Al替代Ni（富钛型），此时合金材料的相组成为基体相B2、强化相Ti₂Ni(Al)构成的复相结构，室温和高温强度提高，18℃下压缩屈服强度为1100-1500MPa，压缩变形率为9-20%，600℃下压缩屈服强度为800-1200MPa，变形率为30-40%。另外，中国发明专利CN200510053909.4B（一种钛镍铝铌高温合金材料，材料为Ti₅₁Ni₄₁Al₅Nb₃、Ti₅₃Ni₃₇Al₄Nb₆）、CN200710175506.6B（一种钛镍铝基高温合金材料及其制备方法，材料为Ti₄₄Ni₄₉Al₅Cr₂、Ti₄₄Ni₅₀Al₅W₁、Ti₄₄Ni₄₉Al₆Ta₁、Ti₄₅Ni₄₆Al₆V₃或Ti₄₅Ni₄₆Al₆Co₃）、CN200710175511.7B（一种钛镍铝铌铪高温合金材料，材料为Ti₄₁Ni₄₉Al₅Nb₂Hf₃、Ti₃₇Ni₅₀Al₆Nb₃Hf₄、Ti₄₆Ni₄₆Al₆Nb₂Hf₂）、CN200810116867.8B（一种钛镍铝稀土高温合金材料及其制备方法，材料为Ti_35~65Ni_35~50Al_1~14W_0.001~1）均公开了一种在钛镍铝基础上添加其他合金化元素的合金材料。