[发明专利]一种球状铁锆共晶高温合金及其制备方法

权利要求书

1.一种球状铁锆共晶高温合金，其特征在于，所述合金凝固组织为共晶组织，所述合金是直径为50μm～1500μm的规则圆球粒子，由以下原子数百分比的原料组成：

8.8～10.8％的Zr和89.2～91.2％的Fe；

所述Zr的纯度为95％以上和所述Fe的纯度为99％以上。

2.根据权利要求1所述的一种球状铁锆共晶高温合金，其特征在于，所述共晶组织由α-Fe相与Fe₂Zr相组成。

3.根据权利要求2所述的一种球状铁锆共晶高温合金，其特征在于，直径为50μm～1500μm的所述球状合金粒子中的共晶组织为辐射状的层片共晶组织；其中，直径为50μm～300μm的所述球状合金粒子在凝固组织形核区形成球状共晶胞组织，所述球状共晶胞组织内α-Fe相与Fe₂Zr相呈片状，所述α-Fe相层片在向外延伸生长过程中存在分叉细化和分枝细化现象。

4.根据权利要求1所述的一种球状铁锆共晶高温合金的制备方法，其特征在于，采用落管无容器快速凝固方法，包括以下步骤：

步骤一、按照以下原子数百分比称量原料：8.8～10.8％的Zr和89.2～91.2％的Fe，备用；将称量好的原料在惰性气体的保护下进行熔炼；

步骤二、将步骤一熔炼好的样品置于底部开有Φ0.2mm～Φ4mm小孔的Φ16×145mm的石英试管中，所述石英试管的试管口与高压惰性气体喷气口连通；

步骤三、将步骤二中的石英试管置于落管无容器装置中，并将落管无容器装置抽真空至1.0×10^-4Pa以下，然后反充惰性气体至标准大气压；

步骤四、将步骤三中石英试管内的样品加热熔化并在熔化温度基础上过热50K以上；

步骤五、通过高压惰性气体喷气口向石英试管中通入惰性气体，使熔融合金喷出并分散成不同粒径的液滴自由落下，液滴下落过程进行冷却凝固，收集并筛选凝固的圆球粒子，所述圆球粒子的直径为50μm～1500μm，即为球状铁锆共晶高温合金。

5.根据权利要求4所述的一种球状铁锆共晶高温合金的制备方法，其特征在于，所述步骤五中，液滴直径为50μm～1500μm，液滴下落过程的冷却速率为1×10²K·s^-1～1×10⁵K·s^-1，过冷度为10K～500K。

6.根据权利要求4所述的一种球状铁锆共晶高温合金的制备方法，其特征在于，所述步骤一、步骤三和步骤五中的惰性气体为高纯氩气、氦气中的任一种或者两种的混合。

7.根据权利要求4所述的一种球状铁锆共晶高温合金的制备方法，其特征在于，所述步骤一中石英试管的底部孔径为Φ0.2mm～Φ3mm。

8.根据权利要求4所述的一种球状铁锆共晶高温合金的制备方法，其特征在于，所述步骤三中使用机械泵和分子泵共同抽取真空。

9.根据权利要求4所述的一种球状铁锆共晶高温合金的制备方法，其特征在于，所述步骤四中使用高频感应加热装置进行加热。