[发明专利]一种Co-Al-W-TiO2合金棒材及其制备方法

说明书

本发明提供了一种Co‑Al‑W‑TiO₂合金棒材及其制备方法，所述Co‑Al‑W‑TiO₂合金棒材由以下质量百分比的物质组成：Al 6％～14％，W 6％～10％，TiO₂ 2％～6％，余量为Co。本发明方法包括以下步骤：(1)按质量百分比称取各原料，然后将所称取的原料在氩气保护下球磨混合均匀，得到混合粉末；(2)压制成型，得到坯料；(3)将坯料装入壳体中，抽真空后密封壳体；(4)热等静压烧结，得到Co‑Al‑W‑TiO₂合金烧结体；(5)热挤压，得到Co‑Al‑W‑TiO₂合金棒材。本发明合金棒材具有良好的室温塑性和抗拉强度，优异的疲劳强度和高温强度，能够用于下一代航空涡轮发动机中的关键构件。

技术领域

本发明属于合金棒材技术领域，具体涉及一种Co-Al-W-TiO₂合金棒材及其制备方法。

背景技术

先进航空发动机需要一种超过目前镍基合金使用温度极限的新材料。这种新材料需具有室温和高温强度高、纯度高和氧质量含量低的特点。钴基高温合金由于具有优异的高温抗热腐蚀、抗热疲劳和焊接性能，特别适用于制造加工高温腐蚀环境下工作的部件。若能提高高温强度，改进后的钴基高温合金将成为能够在高温极端环境中服役的新型高温材料。

新型Co-Al-W合金通过γ′-Co₃(Al，W)相的强化，其高温流变抗力显著高于传统钴基高温合金，乃至1000℃时接近或超过部分多组元成分复杂的传统镍基高温合金。其高温力学性能显著提高，并且加工性能良好，故用作高温结构材料。虽然通过合金化改性可使钴合金高温力学性能和疲劳强度得到一定程度的改善，但大幅提高其力学性能使其在下一代高推重比发动机上得到应用的前景有限。因此，必须通过陶瓷相弥散强化来克服新型Co-Al-W合金的缺点，发展由陶瓷相增强的多相钴合金，并通过合金化及工艺控制，使陶瓷相微小粒子均匀弥散在钴基体上，从而使其室温力学性能、高温力学性能和疲劳强度得到显著提高，同时合金的室温塑性没有明显降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种 Co-Al-W-TiO₂合金棒材及其制备方法。该合金棒材室温抗拉强度为 860MPa～1020MPa、室温延伸率为13％～20％，经6×10⁶次循环疲劳试验后的疲劳强度为506MPa～422MPa，1200℃抗拉强为315MPa～369MPa，由此证明该 Co-Al-W-TiO₂合金棒材具有良好的室温塑性和抗拉强度，优异的疲劳强度和高温强度，能够用于下一代航空涡轮发动机中的关键构件。

本发明的实现过程如下：

一种Co-Al-W-TiO₂合金棒材，由以下质量百分比的物质组成：Al 6％～14％， W6％～10％，TiO₂ 2％～6％，余量为Co。

进一步，所述Co-Al-W-TiO₂合金棒材，由以下质量百分比的物质组成：Al 7％～13％，W 7％～9％，TiO₂ 3％～5％，余量为Co。

进一步，所述Co-Al-W-TiO₂合金棒材，由以下质量百分比的物质组成：Al 10％，W8％，TiO₂ 4％，余量为Co。

上述Co-Al-W-TiO₂合金棒材的制备方法，包括如下步骤：

(1)按质量百分比称取原料Al粉、W粉、TiO₂粉和Co粉，然后将所称取的原料放入球磨机中，在惰性气体保护下球磨混合均匀，得到混合粉末；

(2)采用液压机将(1)得到的混合粉末压制成型，得到坯料；

(3)将(2)中所述坯料装入壳体中，抽真空后密封壳体；