[发明专利]一种低成本制备Ni-Ni3

权利要求书

1.一种低成本制备Ni-Ni₃Si共晶自生复合材料的方法，其特征在于，包括：

步骤1，根据Ni-Si二元平衡相图，选择Ni-Si过共晶成分比例取用Ni、Si，以降低Ni在合金中的占比，从而降低成本；

步骤2，将所述Ni、Si通过真空感应熔炼制备Ni-Si过共晶合金铸锭；

步骤3，将所述Ni-Si过共晶合金铸锭进行布里奇曼定向凝固，在液固相变过程中发生过共晶反应，获得Ni-Si过共晶自生复合材料，Ni-Si过共晶自生复合材料组织由α-Ni基体相、Ni-Ni₃Si共晶相、Ni₃₁Si₁₂亚稳相组成，其中α-Ni基体相呈非小平面相，Ni₃₁Si₁₂亚稳相以及Ni-Ni₃Si共晶相呈小平面相，Ni₃Si相为Ni-Ni₃Si中的增强相，其组织以板条状沿热流方向进行生长，而Ni₃₁Si₁₂亚稳相主要是以不规则的多边形形貌生长；

步骤4，将Ni-Si过共晶自生复合材料进行热处理，使得Ni₃₁Si₁₂亚稳相消除，从而获得Ni-Ni₃Si全层片共晶组织，即Ni-Ni₃Si共晶自生复合材料。

2.根据权利要求1所述低成本制备Ni-Ni₃Si共晶自生复合材料的方法，其特征在于，所述步骤1取用的是纯度为99.999％的块状Si和纯度为99.99％的Ni粒作为原料。

3.根据权利要求1所述低成本制备Ni-Ni₃Si共晶自生复合材料的方法，其特征在于，所述步骤1取用的Ni、Si中，Ni的含量≤88％，Si的含量≥12％。

4.根据权利要求1所述低成本制备Ni-Ni₃Si共晶自生复合材料的方法，其特征在于，所述步骤2中，Ni、Si在高纯Ar气氛的真空感应熔炼炉中1143℃熔炼制备Ni-Si过共晶合金铸锭。

5.根据权利要求1所述低成本制备Ni-Ni₃Si共晶自生复合材料的方法，其特征在于，所述步骤3中，布里奇曼定向凝固是在高温度梯度下进行的，温度梯度为150～200K/cm，定向凝固速率在0.1～900μm/s范围内可调，真空度为4.0×10^-2Pa，升降数据精度为±2μm/m。

6.根据权利要求5所述低成本制备Ni-Ni₃Si共晶自生复合材料的方法，其特征在于，所述布里奇曼定向凝固时凝固速率为6～40μm/s，并且随着凝固速率增加，材料组织中亚稳相Ni₃₁Si₁₂的含量增加。

7.根据权利要求1所述低成本制备Ni-Ni₃Si共晶自生复合材料的方法，其特征在于，所述步骤4中，热处理在高温真空管式炉中进行。

8.根据权利要求1或7所述低成本制备Ni-Ni₃Si共晶自生复合材料的方法，其特征在于，所述热处理的温度范围为950℃～1050℃，进行保温，然后随炉冷却至室温。

9.根据权利要求1所述低成本制备Ni-Ni₃Si共晶自生复合材料的方法，其特征在于，所述步骤3中，Ni-Si过共晶自生复合材料的洛氏硬度为58.53～64.33HRC，维氏硬度为678.86～825.46HV，选择布里奇曼定向凝固凝固速率为40μm/s得到的Ni-Si过共晶自生复合材料经过热处理消除亚稳相Ni₃₁Si₁₂后，相应Ni-Ni₃Si共晶自生复合材料的洛氏硬度为46.5HRC，维氏硬度为428HV。