[发明专利]一种不含B元素的细晶Ni3

说明书

本发明属于高温合金领域，具体为一种不含B元素的细晶Ni₃Al合金的塑化方法。金属间化合物Ni₃Al的成分为：Al：23～25at％，Ni余量，将该合金用定向凝固技术制备出单晶，将其进行冷轧变形，变形量控制在80％以上，中间无退火，使合金中出现明显的织构，并且Ni₃Al合金的厚度控制在200μm以下，然后在800～1000℃中间退火不同时间，控制合金中低能晶界(Σ1+Σ3+Σ9)含量高于40％，使合金的室温拉伸塑性5％，屈服强度200MPa。本发明Ni₃Al合金的厚度小于200μm，主要应用于高温领域，例如：汽车催化剂载体、高温微化学反应器以及热防护板等器件。

技术领域

本发明属于高温合金领域，具体为一种不含B元素的细晶Ni₃Al合金的塑化方法，该合金的厚度小于200μm，主要应用于高温领域，例如：汽车催化剂载体、高温微化学反应器以及热防护板等器件。

背景技术

金属间化合物Ni₃Al具有有许多优异的高温性能，如：强度高、抗氧化及耐腐蚀性能好等优点，并且在一定的温度范围内存在着反常屈服效应，即合金的强度随着温度的升高而增加，是一种理想的高温结构材料，在航空、航天和汽车等高新技术领域具有广泛的应用前景。但是，由于多晶Ni₃Al存在晶界脆性，其室温塑性很差，影响其在工程上的应用。日本学者Aoki和Izumi在20世纪70年代发现添加元素B可以抑制多晶Ni₃Al合金的晶界脆性，使其塑性得到极大的提高，而且断裂方式也由沿晶断裂转变为穿晶断裂。但是含硼多晶Ni₃Al合金的延展性较差，一般很难通过冷轧工艺得到800μm以下的薄板。另外，对于富Al的Ni₃Al 合金，B元素也不能起到塑化作用。Fe和Mn元素代替Al元素后，也能改善Ni₃Al 合金的室温拉伸塑性，降低Ni₃Al沿晶断裂的可能性。此外，Be、Pd和Zr也可以提高Ni₃Al合金的塑性。

除了合金化元素对多晶Ni₃Al合金的塑性有影响外，制备工艺对Ni₃Al合金的塑性影响也较大。例如，日本学者Hirano等人根据Ni₃Al单晶具有良好塑性的特性，利用浮动区法定向凝固工艺制备化学计量比和富Al的Ni₃Al合金，其室温塑性可达到50％以上，甚至可达到100％。但是用该方法制备的多晶合金晶粒粗大，屈服强度非常低，一般低于100MPa。此外，由于定向凝固制得Ni₃Al合金的组织为柱状晶，所以存在着各向异性，即沿着和垂直于定向凝固方向的室温塑性差别很大，这些不足限制多晶Ni₃Al合金在汽车催化剂载体、高温微化学反应器以及热防护板。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不含B元素的细晶Ni₃Al合金的塑化方法，该制品的厚度小于200μm，在保证合金塑性(5％)的情况下，使本发明合金的强度 (200MPa)和组织均匀性有明显提高。

本发明的技术方案是：

一种不含B元素的细晶Ni₃Al合金的塑化方法，金属间化合物Ni₃Al合金的成分为Al：23～25at％，Ni为余量，包括以下步骤：

(1)用定向凝固技术制备出001取向的单晶，进行高温均匀化退火；

(2)沿着单晶生长方向进行冷轧变形，变形量控制在80％以上，中间无退火，合金中出现明显的织构，Ni₃Al合金的厚度在200μm以下；

(3)对冷轧态合金进行热处理，温度控制在800～1000℃之间，时间控制在 0.5h～240h之间。