[发明专利]一种原位生成二元硼化物增强贵金属高温合金的制备方法

说明书

本发明涉及高温合金技术领域，具体公开了一种原位生成二元硼化物增强贵金属高温合金的制备方法，将贵金属粉和硼粉进行球磨，其中贵金属粉与硼粉的摩尔比大于2:1，贵金属粉为单种贵金属粉，或多种贵金属粉的混合；将球磨后的混合粉末采用真空电弧熔炼炉进行熔炼，并浇铸成样品；将样品在1200～1650℃下进行退火，并淬火至室温，得到原位生成二元硼化物增强的贵金属高温合金。该高温合金能够在1200℃以上的高温下依然保持良好的高温蠕变及抗氧化性能。

技术领域

本发明涉及高温合金技术领域，特别涉及一种原位生成二元硼化物增强贵金属高温合金的制备方法。

背景技术

随着现代科学研究、航天航空工业、军事工业等领域的发展，航空器、飞行器等的飞行速度越来越高，使其对高温合金材料的性能也提出了更高的要求，传统的高温合金以镍基高温合金应用最为广泛，镍基高温合金虽然熔点较高，但实际上合金材料在其熔点80％左右的环境中长期服役时，会出现软化的现象，并逐渐出现高温蠕变的问题，即在长期高温受力的情况下，材料中的晶界发生迁移，使得高温合金材料出现软化，失效的问题，使其在某些应用领域中到达极限。

贵金属是指钌、铑、钯、银、锇、铱、铂、金，这些金属大多具有极高的熔点，较强的化学稳定性，非常有潜力成为新一代的高温合金，但也正因为其熔点极高，使得其制备工艺比较复杂，目前将其直接用于高温合金领域的研究还鲜有报道。

发明内容

本发明提供了一种原位生成二元硼化物增强贵金属高温合金的制备方法，以得到能够在更高温度下具备良好抗蠕变及抗氧化性能的高温合金。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种原位生成二元硼化物增强贵金属高温合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将贵金属粉和硼粉进行球磨，其中贵金属粉与硼粉的摩尔比大于2:1，贵金属粉为单种贵金属粉，或多种贵金属粉的混合；

步骤2：将步骤1球磨后的混合粉末采用真空电弧熔炼炉进行熔炼，并浇铸成样品；

步骤3：将步骤2得到的样品在1200～1650℃下进行退火，并淬火至室温，得到原位生成二元硼化物增强的贵金属高温合金。

本技术方案的技术原理和效果在于：

1、高温合金在高温受力情况下，晶界在高温蠕变过程中的迁移是其快速失效的主要原因，本申请中，由于贵金属粉与硼粉的摩尔比大于2:1，硼与贵金属形成二元硼化物，由于硼在基体中不会从金属原子中抽取电荷，而是形成共价键，因此二元硼化物能够增加晶界处的内聚力，达到强化晶界或者相边界的作用。二元硼化物作为贵金属中的强化相，具有优良物理化学性质，能很好地与基体贵金属高温合金结合，且有硼元素的加入，能够很好提高合金的高温性能。

2、本方案中得到的二元硼化物增强贵金属也可用作涂层使用，这样能够降低成本，同时又能保证基体材料的高温性能，实验证明在传统的镍基高温合金的表面使用该合金涂层，能够使其抗高温蠕变的温度提高至1200℃以上，扩大了原镍基高温合金的使用范围。

进一步，所述步骤1中在磨球时，球料比为10:1到15:1之间，助磨剂为无水乙醇，球磨时间不少于2h。

有益效果：这样设置能够进一步提高粉料的研磨均匀度。

进一步，所述步骤2中采用水冷铜模浇铸，浇铸的冷却速率为5～10K s^-1之间。

有益效果：这样的速率设置下能够保证浇铸的样品组织均匀，二元硼化物均布在贵金属基体的晶界处。

进一步，所述步骤3中退火时间为12～24h。

有益效果：足够的退火时间是保证二元硼化物与贵金属基体之间的应力得到完全的释放。