[发明专利]一种无原始颗粒边界的镍基合金粉末及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无原始颗粒边界的镍基合金粉末的制备方法，具体按照以下步骤进行：步骤1，按比例称取合金元素，置于真空感应熔炼炉中熔炼，然后放入真空自耗重熔炉中熔炼，得到母合金棒；步骤2，将母合金棒置于反应室中，对反应室抽真空，向反应室中充入氩气，然后使用等离子旋转电极法制得合金粉末；步骤3，将合金粉末通过拍击筛进行筛分，去除异形粉；步骤4，将步骤3中得到的合金粉末进行热等静压处理，得到无原始颗粒边界的镍基合金粉末。本发明有效的消除了镍基合金粉末的原始颗粒边界；采用等离子旋转电极法生产金属粉末，减少了粉末生产过程中的表面污染。

技术领域

本发明属于高温合金制备技术领域，涉及一种无原始颗粒边界的镍基合金粉末，还涉及一种无原始颗粒边界的镍基合金粉末的制备方法。

背景技术

镍基高温合金是一类在高温下具有优异的强度、抗腐蚀性能和疲劳性能的金属材料，工作温度一般在600℃以上，是航空航天材料领域的关键材料。但是镍基合金粉末冶金工艺存在一些影响合金性能的缺陷，如：热诱导孔洞、夹杂物和原始颗粒边界等，合金粉末表面会形成一些强度较高的析出物，这些析出物往往不易破碎和变形，导致最终在成型件的组织中保留有未形变的粉末颗粒形貌，这些析出物主要由Ti、Cr、Al、Nb和C、O形成的碳化物或碳氧化物构成，析出物属于脆性相，导致合金延展性差，往往也是裂纹萌生的根源。有原始颗粒边界的合金冲击韧性、拉伸强度、拉伸塑性、持久塑性严重下降，失效形式表现为沿原始颗粒边界断裂，因此解决原始颗粒边界问题对于获得性能优异的高温合金是非常重要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种无原始颗粒边界的镍基合金粉末，解决了现有技术中存在的制备的镍基合金粉末易破碎变形的问题。

本发明的另一目的是提供一种无原始颗粒边界的镍基合金粉末的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，一种无原始颗粒边界的镍基合金粉末，按照质量百分比包括如下组分：C：0.02％～0.03％；Cr：7％～8％；Co：14.3％～15.2％；W：3.8％～4.6％；Mo：3.5％～4.2％；Al：4.85％～5.25％；Ti：1.6％～2.0％；Fe：0.1～0.5％；Nb：3.3％～4.2％；B：0.02％～0.035％；Zr：0.01％～0.025％；Ce：0.005％～0.010％；Mg：0.002％～0.05％；Hf：0.1％～0.2％，余量为Ni，上述组分的质量百分比之和为100％。

W和Mo的质量比为1:1。

Al、Ti和Nb的质量百分比之和为10％～11.5％。

本发明所采用的另一技术方案是，一种无原始颗粒边界的镍基合金粉末的制备方法，具体按照以下步骤进行：

步骤1，按比例称取合金元素，置于真空感应熔炼炉中熔炼，然后放入真空自耗重熔炉中熔炼，得到母合金棒；

步骤2，将母合金棒置于反应室中，对反应室抽真空，向反应室中充入氩气，然后使用等离子旋转电极法制得合金粉末；

步骤3，将合金粉末通过拍击筛进行筛分，去除异形粉；

步骤4，将步骤3中得到的合金粉末进行热等静压处理，得到无原始颗粒边界的镍基合金粉末。

步骤1中，真空感应熔炼炉的熔炼温度为1000～1200℃，真空自耗重熔炉的熔炼温度为1200～1300℃，真空感应熔炼炉和真空自耗重熔炉的真空度均为5×10^-3Pa～9×10^-2Pa。

步骤2中，电极转速为14000～16000r/min。

步骤3中，通过拍击筛进行筛分，得到粒度为50～100μm的合金粉末。

步骤4中，热等静压的温度为1200～1250℃，时间为2～4h，压力为120～140MPa。