[发明专利]一种镍铝铬钽三元近共晶合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种镍铝铬钽三元近共晶合金，其组成按照原子百分比为NiAl‑33Cr‑xTa，其中4.0≤x≤4.5。本发明还公开了该镍铝铬钽三元近共晶合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，按照合金的原子百分比的成分称取原料；步骤2，对步骤1中称取的原料进行预处理；步骤3，对Al和Cr的补偿量进行计算并称量相应原料；步骤4，熔炼，制备镍铝铬钽三元近共晶合金。本发明制备出的镍铝锆钽三元近共晶合金力学性能明显提高，同时提高了韧性和强度。

技术领域

本发明属于镍铝基共晶合金制备技术领域，涉及一种镍铝铬钽三元近共晶合金，本发明还涉及该镍铝铬钽三元近共晶合金的制备方法。

背景技术

NiAl合金由于晶体结构长程有序以及金属键和共价键共存，因而具有高熔点、低密度、高热导率和优异的抗氧化性能等一系列独特的优异性能，有望取代Ni基高温合金作为航空发动机涡轮叶片材料。但是，NiAl合金的室温韧性差(4～6MPa·m^1/2)和高温强度低限制了它的工业应用。为了改善NiAl合金的性能，国内外科研人员通过合金化或者先进的制备方法进行了一系列的研究。

近年来国内外科研人员对NiAl合金做了大量的研究以改善其性能，其中一种方法是通过合金化引入金属相形成NiAl-金属相两相共晶合金(NiAl-Cr,NiAl-Mo,NiAl-Cr(Mo),NiAl-V)，室温断裂韧性得到了明显的提高，最高达到了32.0MPa·m^1/2，但高温蠕变强度较低；其次是通过引入Laves相形成NiAl-Laves相两相共晶合金(NiAl-Ta,NiAl-Nb)，高温蠕变强度较高，尤其NiAl-Ta两相共晶的高温蠕变强度与镍基单晶高温合金接近，但室温断裂韧性很低(4.1～5.4MPa·m^1/2)，即这两类NiAl基两相共晶合金在韧性和强度上很难达到好的平衡。

发明内容

本发明的目的是提供一种镍铝铬钽三元近共晶合金，解决了现有技术中存在的在NiAl合金中引入金属相或者Laves相不能同时提高韧性和强度的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种镍铝铬钽三元近共晶合金，其组成按照原子百分比为NiAl-33Cr-xTa，其中4.0≤x≤4.5。

本发明的另一目的是，提供该镍铝铬钽三元近共晶合金的制备方法。

本发明的另一技术方案是，一种镍铝铬钽三元近共晶合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，按照合金的原子百分比称取原料；

步骤2，对步骤1中称取的原料进行预处理；

步骤3，对Al和Cr的补偿量进行计算并称量相应原料；

步骤4，熔炼，制备镍铝铬钽三元近共晶合金。

本发明的特点还在于，

步骤1具体为，按照NiAl-33Cr-xTa的原子百分比称取Ni块、Al块、Cr片和Ta片，其中4.0≤x≤4.5，Ni、Al等原子比。

所述Ni块纯度为99.9～99.96wt％，Al块纯度为99.9～99.99wt％，Cr片的纯度为99.7～99.9wt％，Ta片的纯度为99.9～99.95wt％。

步骤2具体为，对Ta片、Ni块进行打磨，并对Al块进行酸洗以去掉原材料表面的氧化皮，其中酸洗液按照浓HCl和H₂O体积比0.9～1.1:1进行配比。

步骤3具体为，对Al质量补偿2.9～3.1wt％，Cr质量需补偿0.45～0.55wt％。

步骤4具体为：