[发明专利]一种含碳化物与纳米孪晶复合结构的镍基合金及其制备方法

权利要求书

1.一种含碳化物和纳米孪晶复合结构的镍基合金，其特征在于，该镍基合金的表层的组织结构为纳米孪晶和碳化物组成的复合结构，碳化物分布在纳米孪晶结构上，使得该镍基合金同时具有较高硬度和热稳定性。

2. 如权利要求1所述的镍基合金，其特征在于，所述的较高硬度是指该镍基合金硬度不低于4 GPa。

3. 如权利要求1所述的镍基合金，其特征在于，所述的热稳定性是指500℃以上保温1h，该镍基合金的结构尺寸没有超过100nm。

4. 如权利要求1所述的镍基合金，其特征在于，复合结构中纳米孪晶片层间距分布在15 - 50 nm，碳化物尺寸分布在5 - 50 nm，镍基合金的表层的组织结构的厚度为 100 -300 μm。

5.如权利要求1-3任意一项所述的镍基合金，其特征在于，所述镍基合金的成分为按原子百分比(at.%)计量如下：Ni:59.50～64.0%，Cr:20.0～24.0%，W:13.0～15.0%，Mo:1.0～2.0%，Co:0.94～1.33%，Mn:0.3～1.0%，Si:0.25～0.75%，Al:0.2～0.5%，Fe:0.2～0.5%，C:0.05～0.15%，P:0.001～0.03%，S:0.001～0.015%。

6.一种制备如权利要求1-5任意一项所述的镍基合金的方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）对待处理镍基合金进行固溶处理得到结构均匀的单相镍基合金；

（2）利用表面机械滚压处理进行多道次处理上述单相镍基合金，得到具有纳米孪晶结构的镍基合金；

（3）对步骤（2）中所得具有纳米孪晶结构的镍基合金进行时效处理，碳化物作为第二相析出，最终得到含碳化物和纳米孪晶复合结构的镍基合金，

其中，所述表面机械滚压处理采用表面机械滚压处理系统，所述的表面机械滚压加工处理系统包括处理刀具和冷却系统，通过高硬度刀具对结构均匀的单相镍基合金进行机械滚压处理，采用所述冷却系统降低在表面机械滚压过程中的温度升高。

7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，固溶处理过程如下：在1220℃下固溶处理2h，水冷降温至室温。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，表面机械滚压处理总道次为4道次。

9. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，镍基合金为棒状，所述表面机械滚压处理的具体过程为：将镍基合金绕自身轴向旋转，处理刀具的硬质合金球和镍基合金表面接触，保持压入一定深度，处理刀具进给，同时从镍基合金的一端运动到另一端，这一过程即完成了一个道次处理；重复上述过程若干次后，在镍基合金表面形成所述的纳米孪晶结构；其中，所述硬质合金球在每道次处理中压入镍基合金表面的深度的大小，根据所需要的纳米孪晶结构层厚度确定，其中，镍基合金直径为8-20 mm，长度为50-80 mm；镍基合金绕自身轴向旋转的转速为100 -1000 r/min，进给速度为40 - 80 mm/min；每一道次的压下深度为20 -80 μm。

10. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，时效处理温度为600或700 ℃，时效处理时间为2h。