[发明专利]一种超高强度恒弹性合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种超高强度恒弹性合金及其制备方法，该合金的化学成分按重量百分比表示为：Ni 16.0～21.0、Co 7.0～13.5、W 0.05～3、Mo 3～6、Nb 0.05～0.5、Ti 0.35～1.0、Al 0.05～0.3、P＜0.01、S＜0.01，余量为Fe；所述合金采用真空感应熔炼+真空自耗重熔→锻造成形→循环相变热处理→固溶处理→回火处理工艺制备。本发明在FeNiCoMoTiAl系合金的基础上，添加适量的W、Nb元素，通过调整制备方法，选择合适的时效热处理，获得的合金在20℃～100℃的温度范围，抗拉强度高于1510MPa，频率温度系数≤20×10^‑6/℃。

技术领域

本发明涉及一种超高强度恒弹性合金及其制备方法，在20℃～100℃的温度范围具有较高的强度以及较低的频率温度系数。

背景技术

FeNiCoMoTiAl系合金是沉淀硬化超高强度合金，通常利用时效热处理，在马氏体基体上析出沉淀相提高合金强度，其室温抗拉强度Rm可达1800MPa以上。该系合金合金中马氏体频率温度系数为负值，提高时效温度马氏体逆转变为奥氏体，逆转变奥氏体的频率温度系数为正值。通过合适的时效热处理，得到具有恰当马氏体奥氏体比例的两相合金，这种合金兼具高的强度和较低的频率温度系数。本申请的申请人对该合金进行了多年研发，于2014年9月12日申请了中国发明专利ZL201410466857.2，‘一种宽温域高强度恒弹性合金及其制备方法’，该合金的化学组成成分(wt.％)为Ni 34.0～39.0％，Co 12.0～18.0％，Ti2.3～3.0％，Al 0.3～0.8％，Si 0.30～0.80％，Mn 0.2～0.6％，C＜0.05％，P＜0.02％，S＜0.02％，余量为Fe，其中，W+2Mo 5.0～10.0。

发明内容

本发明的目的是通过对上述合金成分进行改进，得到一种超高强度恒弹性合金及其制备方法，即在FeNiCoMoTiAl系合金的基础上，添加适量的W、Nb元素，通过调整制备方法，选择合适的时效热处理，获得合金的室温抗拉强度高于1510MPa，频率温度系数|β_{f(20℃～100℃)}|≤20×10^-6/℃，该合金在降低合金元素含量的同时，其性能依然能够保持不降低。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种超高强度恒弹性合金，该合金的化学成分按重量百分比表示为：Ni 16.0～21.0、Co 7.0～13.5、W 0.05～3、Mo 3～6、Nb 0.05～0.5、Ti 0.35～1.0、Al 0.05～0.3、P＜0.01、S＜0.01，余量为Fe。

优选地，Ni 16.3～20.8、Co 7.7～13.1、W 0.6～2.6、Mo 3.5～5.5、Nb 0.1～0.44、Ti 0.39～0.85、Al 0.07～0.25、P＜0.002、S＜0.002，余量为Fe。

所述合金采用真空感应熔炼+真空自耗重熔→锻造成形→循环相变热处理→固溶处理→回火处理工艺制备。

所述合金的室温抗拉强度Rm大于1480MPa，频率温度系数|β_{f(20℃～100℃)}|≤20×10^-6/℃。

优选地，所述合金的室温抗拉强度Rm为1510～1610MPa，频率温度系数|β_{f(20℃～100℃)}|≤15×10^-6/℃。

所述合金在使用状态，具有以下微观组织的一种或多种：

Nb与Ni、Co形成的γ＂沉淀相，即Ni(Co)₃Nb相；；

Ti与Ni、Co形成的γ′沉淀相，即Ni(Co)₃Ti相；

Al与Ni、Co形成的γ′沉淀相，即Ni(Co)₃Al相；