[发明专利]用于制作搅拌摩擦焊具的Ni-Si合金及其制备方法

权利要求书

1.一种用于制作搅拌摩擦焊具的Ni-Si合金，其特征在于合金组织是由Ni基固溶体和Ni₃Si构成的共晶组织，所述共晶组织Ni基固溶体和Ni₃Si排列形成全片层型组织。

2.根据权利要求1所述的一种用于制作搅拌摩擦焊具的Ni-Si合金，其特征在于所述全片层型组织的排列与其生长方向相平行。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于制作搅拌摩擦焊具的Ni-Si合金的制备方法，其特征在于方法步骤具体为：

第一步：将原材料Ni表面进行打磨，并超声清洗Ni和Si表面的杂质；

第二步：将打磨后的Ni原材料和Si原材料按照原子百分比为Ni-(21-25%)Si配比好的原料放入真空高频感应炉中熔炼成母合金，预热金属模具，将熔炼的母合金通过重力浇注到金属模具中铸型，制备母合金铸锭；

第三步：采用线切割将母合金铸锭切成长度为50-120mm、截面直径或面积不等的棒料；

第四步：将棒料用无坩埚区域熔炼技术进行抽拉，制备Ni基固溶体和Ni₃Si共晶组织构成的金属件化合物基自生共晶复合材料试棒，制备完毕，真空冷却3-5h、充气，最后取出试棒。

4.根据权利要求3所述的一种用于制作搅拌摩擦焊具的Ni-Si合金的制备方法，其特征在于所述第二步骤中的母合金铸锭再反复放入真空高频感应炉中熔炼至少2次。

5.根据权利要求3所述的一种用于制作搅拌摩擦焊具的Ni-Si合金的制备方法，其特征在于所述第一步骤中的打磨可采用200号水砂纸对99.997%的Ni块打磨，再用超声清洗打后的Ni块和Si棒。

6.根据权利要求3所述的一种用于制作搅拌摩擦焊具的Ni-Si合金的制备方法，其特征在于所述第二步骤所述的母合金熔炼采用真空高频感应熔炼技术，其熔炼功率为23-25kW，熔炼时间为20-25min，然后将纯度为99.997%的Ni块置于高纯Al₂O₃ 坩埚中加热1550-1650℃熔炼，过热8-10min，再加入21-25%的纯度为99.99%的Si棒，保温12-15min后，浇入到预热温度为200℃-250℃的金属模具中，制备母合金铸锭。

7.根据权利要求3所述的一种用于制作搅拌摩擦焊具的Ni-Si合金的制备方法，其特征在于所述母合金铸锭线切割成圆柱棒料，或切割成方形棒料。

8.根据权利要求3所述的一种用于制作搅拌摩擦焊具的Ni-Si合金的制备方法，其特征在于所述第四步骤中的无坩埚区域熔炼技术熔炼时，采用机械泵和分子泵在功率为90-300W、抽拉速度为5-50mm/h，旋转速度为1-5r/min，束流为10-30mA的条件下，将真空室抽至1×10^-5-1×10^-6 τ，来制备Ni-Si金属件化合物基自生共晶复合材料试棒。