[发明专利]一种镍磷硼中间合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种镍磷硼中间合金及其制备方法，涉及合金材料技术领域。本发明提供的镍磷硼中间合金，按质量含量计，12.0～20.0％的磷，6.0～10.0％的硼，以及余量的镍；且本发明提供了所述镍磷硼中间合金的制备方法，该方法能够提高镍磷硼中间合金成分的均匀性，并降低杂质含量，从而获得化学成分准确、纯度高、低密度、低熔点的镍磷硼中间合金。

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，特别涉及一种镍磷硼中间合金及其制备方法。

背景技术

高温合金特指以镍、钴、铁或三者与铬的合金为基体，在600℃以上的环境下，能够长时间承受较大复杂应力，并且具有表面稳定性的高合金化金属材料。它一般具有较高的室温和高温强度、良好的抗蠕变性、良好的抗疲劳性、优良的抗氧化性、优良的抗热腐蚀性、优异的组织稳定性、良好的使用可靠性。高温合金生产过程中，大量的合金元素尤其是微量元素加入到高温合金中，虽然微量元素在高温合金中的含量通常都很低，但由于其自身的作用，对合金的组织形貌和力学性能会产生显著影响。

高温合金中的微量合金元素磷、硼一般需要人为加入，但是由于磷、硼均是化学性质活泼的元素，本身易氧化、氮化，因此在冶炼高温合金的过程中，通常以中间合金的形式进行添加，其中CN113549782A公开了一种镍磷中间合金及其制备方法与应用，该方法将液态白磷注入到金属镍与镍磷合金的熔融金属液中，冷却后得到镍磷中间合金，但是该方法对设备要求较高，且由于白磷易燃，该方法操作难度大；CN114015908A公开了一种镍磷合金及其制备方法和应用，该方法将羰基镍粉、赤磷以及铁粉在氩气保护下球磨合金粉末，与粘结剂密炼、造粒、注射、脱脂、烧结后获得镍磷合金或将合金粉末直接压制成型后获得镍磷合金，该方法制备的镍磷合金铁及其他杂质元素含量高，不适用于作为高温合金的原料；CN102011004A公开了一种镍基镍硼中间合金及其制备方法，该方法采用金属铝和铝镁合金热还原法制备，采用该方法制备的镍硼中间合金均匀性差、杂质含量高且合金内部夹杂严重；CN111088440A公开了一种高纯度镍硼合金的真空感应熔炼制造方法，该方法将镍粉和硼粉压制成电极后在氩气保护下进行真空感应熔炼，浇注冷却后得到镍硼合金，但该方法的生产成本高，不利于后续的大规模工业生产。

因此，如何提供一种既能满足高温合金熔炼时磷、硼元素的添加要求，又能实现磷、硼元素一次添加的镍磷、镍硼中间合金的制备方法是本领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种镍磷硼中间合金及其制备方法。本发明提供的镍磷硼中间合金成分均匀、纯度高，便于高温合金的生产熔炼，确保合金元素均匀分布。

需要说明的是，本发明所述中间合金添加剂的特点如下：

镍基高温合金中加入一定比例的磷元素，可以显著提高高温合金的持久及蠕变性能，而微量元素硼能极大地改善多晶高温合金的高温力学性能，对高温合金的发展起了不可代替的重要作用，硼是多晶高温合金的基本晶界强化元素，硼可在晶界骗局而引起晶界结合力增加，提高断裂强度，消耗或减少晶界析出团块，通过位置竞争减少硫等有害元素在晶界上的含量，并改善晶界处的滑移和位错攀移以防止裂纹的产生。

同时磷和硼之间存在着一定的交互作用，能够显著改善高温合金的持久性能，而对其他力学能力没有不利的影响。磷和硼共同作用的效果大幅高于磷和硼各自单独作用的效果之和。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种镍磷硼中间合金，按质量百分比计，包括：

磷12.0～20.0％，硼6.0～10.0％，镍余量。

可选地，所述镍磷硼中间合金，按质量百分比计，包括：

磷14.0～18％，硼7.0～9.0％，镍余量。

进一步地，所述镍磷硼中间合金，按质量百分比计，包括：