[发明专利]超高温合金及其制备方法

说明书

超高温合金及其制备方法，它涉及一种合金及其制备方法。本发明是为了解决现有的高温材料导热性差和韧性低的技术问题。该合金按原子百分比由铌51at％‑75at％、钼5at％、硅16at％、钛0at％‑22at％、钨0at％‑2at％、铪0at％‑2at％、铬2at％和铝2at％组成。制备：一、称取原料；二、非自耗电弧熔炼；三、非自耗电弧‑感应熔炼重熔。本发明的超高温合金材料密度为7.8‑8.2g/cm³，在1500℃的抗压强度为500‑750MPa；在1200℃的抗压强度为850‑1050MPa；室温维氏硬度为650‑780HV，抗压强度为1500‑2500MPa，具有超高温(1600℃)、短时高强度、低密度(小于8.2g/cm³)的特点。本发明属于超高温合金的制备领域。

技术领域

本发明涉及一种合金及其制备方法，特别涉及一种超高温合金材料。

背景技术

随着我国航空航天技术的迅速发展，对高温结构件材料使用温度的要求越来越高，因此必须研制能够在更高温度下服役的高温结构材料。目前已知的可以在1200℃以上使用的高温结构材料包括：难熔金属、金属间化合物、陶瓷材料和碳碳复合材料等。其中陶瓷材料存在导热性差和韧性低的缺点，限制了其在高温结构材料的发展；而碳碳复合材料同样存在加工工艺复杂和抗氧化涂层技术不够完善的缺点，因此无法满足高温结构材料的应用要求。

在前人所探索的众多新型超高温结构材料中，铌基超高温合金具有独特的优势，不仅熔点高、密度适中，而且还具有高低温力学性能良好等优点，尤其相比碳碳复合材料和陶瓷材料，具有良好的合金化和加工工艺性，被公认为非常具有发展潜力的新一代超高温结构材料，已成为目前超高温结构材料研究的热点之一。目前国内外的学者对Nb基超高温合金的合金化及应用进行了较多的研究，但是对于超高温(1600℃)、短时、高强度、低密度(小于8.2g/cm³)使用铌基合金尚未开展深入研究。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的高温材料导热性差和韧性低的技术问题，提供了一种超高温合金及其制备方法。

超高温合金该合金按原子百分比由铌51at％-75at％、钼5at％、硅16at％、钛0at％-22at％、钨0at％-2at％、铪0at％-2at％、铬2at％和铝2at％组成。

所述超高温合金密度为7.8-8.2g/cm³。

该合金的制备方法如下：

一、称取原料：按照原子百分比铌51at％-75at％、钼5at％、硅16at％、钛0at％-22at％、钨0at％-2at％、铪0at％-2at％、铬2at％和铝2at％的比例，称取纯度为99.99％的铌、纯度为99.9％的钼、纯度为99.99％的硅、纯度为99.7％的钛、纯度为99.8％的钨、纯度为99.9％的铪、纯度为99.99％的铬、纯度为99.99％的铝；

二、非自耗电弧熔炼：

将步骤一称取的原料放入非自耗真空电弧炉的坩埚里，充入氩气至气压为0.05-0.07MPa，然后在气压为0.05-0.07MPa、真空度为6.0×10^-3Pa、熔炼电流为450-550A的条件下均匀熔炼60s，并且反复熔炼5次，得到成分均匀的纽扣铸锭；

三、非自耗电弧-感应熔炼重熔：在氩气气体保护、气压为0.05-0.07MPa、感应功率为5-15kW、电流为150-250A的条件下，熔炼5min，得到超高温合金。