[发明专利]一种耐高温合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金材料制造技术领域，具体涉及一种耐高温合金及其制备方法。

背景技术

合金，是两种或两种以上的金属与非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。一般通过溶合成均匀液体和凝固而得。根据组成元素的数目，可以分为二元合金、三元合金和多合金。合金材料的熔点越高，其可使用的温度限度越高，这是因为随着温度的升高，合金材料的机械性能显著下降。而耐高温合金是指在760--1500℃以上及一定应力条件下长期工作的高温金属材料，具有优异的高温强度，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，已成为军民用燃气涡轮发动机热端部件不可替代的关键材料。由于耐高温合金具有广泛的用途，对其性能也提出了更高的要求。目前市场上的耐高温合金性质地粗糙，在高温环境下合金的抗氧化性以及抗拉性能不稳定，因此，迫切地需要一种新的技术方案解决上述问题。

发明内容

本发明克服了上述技术问题的缺点，提供了一种耐高温合金及其制备方法，制得的合金性能优异并且稳定。

本发明通过以下技术方案实现本发明的目的：

一种耐高温合金，主要由如下重量份的原料制成：镍粉12-20份、铝粉10-18份、铁粉0.5-1.5份、铬粉5-15份、铌粉5-10份、铈粉3-8份、钨粉1-4份、钼粉1-3份、镁粉0.15-0.25份、坦粉0.5-1.8份、碳粉0.01-0.1份、硼粉0.001-0.008份、二盐基亚磷酸铅1.5-3.5份、表面活性剂0.4-0.9份、粘结剂0.2-0.7份、助熔剂0.3-1.2份和抗氧化剂0.2-0.5份。

进一步的，所述耐高温合金主要由如下重量份的原料制成：镍粉13-18份、铝粉12-16份、铁粉0.7-1.2份、铬粉7-12份、铌粉6-9份、铈粉4-7份、钨粉1.5-3.5份、钼粉1.5-2.5份、镁粉0.16-0.23份、坦粉0.6-1.5份、碳粉0.03-0.07份、硼粉0.002-0.007份、二盐基亚磷酸铅2-3份、表面活性剂0.5-0.8份、粘结剂0.3-0.6份、助熔剂0.4-1.1份和抗氧化剂0.3-0.4份。

进一步的，所述耐高温合金主要由如下重量份的原料制成：镍粉15份、铝粉14份、铁粉0.8份、铬粉10份、铌粉8份、铈粉5份、钨粉3份、钼粉2份、镁粉0.2份、坦粉1.2份、碳粉0.05份、硼粉0.006份、二盐基亚磷酸铅2.5份、表面活性剂0.6份、粘结剂0.5份、助熔剂0.8份和抗氧化剂0.35份。

进一步的，所述表面活性剂为芥酸酰胺、石蜡、油酸、壬基酚聚氧乙烯醚或甲基丙烯酸十八酯中的一种或两种以上。

进一步的，所述粘结剂为聚乙烯醇缩醛或聚碳酸醋。

进一步的，所述助熔剂为氧化钙、二氧化硅或溴化锂中的一种或两种以上。

进一步的，所述抗氧化剂为磷酸和二甲基酮肟以重量份比例1:3混合而成。

本发明还提供一种制备耐高温合金的方法，该方法包括如下步骤：

(1)按上述重量份称取各原料；

(2)将所述镍粉、铝粉、铁粉、铬粉、铌粉、铈粉、钨粉、钼粉、镁粉、坦粉、碳粉和硼粉依次放入搅拌球磨机中进行搅拌研磨，所述球磨机的搅拌速度为450-500rpm，搅拌30-45min后得到混合料，将所述混合料进行真空中频感应熔炼、浇注铸锭、碾碎成纳米合金粉；

(3)将步骤(2)获得的纳米合金粉与所述二盐基亚磷酸铅、表面活性剂、粘结剂、助熔剂和抗氧化剂混合，然后加入20-25份水，在600-850℃下，搅拌3-5h，得到混合液；

(4)将步骤(3)获得的混合液过滤、干燥，过滤的目数为30-60目，干燥温度为85-100℃，制成合金混合料粒；

(5)将所述合金混合料粒通过双螺旋杆挤出机，在熔融温度为480-600℃中熔融挤出，制成合金毛坯；

(6)将所述合金毛坯放入烧结炉进行烧结成型，烧结成型时的烧结温度为1500-1530℃，烧结压力为10-11Mpa，烧结时间为40-120min。

本发明部分原料的功能介绍如下：

铈粉是稀土元素粉末，适量的稀土元素加入合金中可明显提高合金的抗拉伸性能，这是由于固溶在γ基体的稀土在晶界发生偏聚，进而强化了晶界，延缓了裂纹的形成和扩展；另外，添加铈粉还可以降低合金的氧化速率，并且随着温度的升高这种特性更明显。

镁粉加入合金中，镁偏聚在晶界，提高了晶界强度，延缓了裂纹的形成，高温能够提高合金拉伸的时间和持久伸长率，从而延长了合金的持久寿命。