[发明专利]一种VC颗粒增强镍基高温合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种VC颗粒增强镍基高温合金，它是由下述质量百分比的原料制成的：V₂O₅粉10％～20％，C粉4.7％～9.4％，Cr粉0.1％～8％，Al粉0.1％～8％，Si粉0.1％～4％，其余为Ni粉。本发明还公开了上述VC颗粒增强镍基高温合金的制备方法。综上，本发明的VC颗粒增强镍基高温合金，增强颗粒填充均匀，致密、硬度高，抗氧化性能和耐磨损性能好。本发明的VC颗粒增强镍基高温合金制备方法，烧结温度梯度合理，原位合成与热压烧结技术相结合，工艺简单，节约成本。

技术领域

本发明属于高温合金技术领域，具体涉及一种VC颗粒增强镍基高温合金及其制备方法。

背景技术

高温合金由多种材料按照特定比例合成，它能改善某些材料性能的不足，使各种材料的性能达到各种使用需求，而且材料比例不同，高温合金的性能也不相同。由于高温合金性能较好，现已普遍运用于日常生活于工业生产中，例如玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料、金属陶瓷等。对于航空航天、电子通信及其他制造，高温合金也有大量的应用。

镍基高温合金是以镍或镍合金为基体，以其他增强颗粒为增强相，经过特殊制备工艺形成的高温合金。镍基高温合金具有良好的高温特性、抗疲劳、抗氧化等特性，现已成为制造相关高温部件的新型高温合金，广泛运用于航空、船舶、汽车、化工等领域，例如航空喷气发动机、工业燃气轮机工作叶片等。

航空、航天等高科技产业的快速发展，对高温合金的各种特性提出了新的要求，有必要研发新的镍基高温合金，以满足现有工业技术对高温合金的高要求。

目前尚未见与本发明VC颗粒增强镍基高温合金的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种VC颗粒增强镍基高温合金及其制备方法，制备工艺简单，所得高温合金中增强颗粒填充均匀，致密度、硬度高，抗氧化性能好和耐磨损性能好。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种VC颗粒增强镍基高温合金，它是由下述质量百分比的原料制成的：

V₂O₅粉10％～20％，C粉4.7％～9.4％，Cr粉0.1％～8％，Al粉0.1％～8％，Si粉0.1％～4％，其余为Ni粉。

颗粒增强高温合金由基体和颗粒增强相组成，其中基体主要承受或者传递负荷，颗粒增强相的作用是阻止基体中的位错运动，其效果与颗粒的直径、分布和间距有关。增强相的选择需要考虑很多因素，如：抗压强度、密度、熔点、热膨胀系数、显微硬度、弹性模型等，此外，选择与基体相匹配的增强相时，还需要考虑二者之间的润湿性、相容性及界面结合等因素。镍是一种银白色的金属，硬度中等，具有良好的延展性、耐腐蚀性，且高温性能优良。VC具有高硬度、高熔点等性质，本身就具有良好的耐高温、耐磨等特性，将VC颗粒加入到镍基高温合金中，可以有效提高镍基高温合金的综合性能。

同时，向镍基高温合金中添加一些元素，可以进一步优化镍基高温合金的性能：铬(Cr)元素可以提高高温合金的抗氧化性和抗腐蚀性；铝(Al)元素可以使高温合金的高温性能得到良好提升；硅(Si)元素能将合金的熔点显著降低，把固相和液相的温度区扩大化，使之形成低熔点共晶体，同时还具有脱氧还原功能，能对表面的涂层起到强化和硬化的作用。

VC的生成机理：

V₂O₅与C原位合成VC，基于反应式V₂0₅+7C＝2VC+5CO↑实现，实际反应分步进行：

V₂O₅+C＝2VO₂+CO↑ (1)