一种复合析出强化型Co-Ni基合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合析出强化型Co

【技术实现步骤摘要】
一种复合析出强化型Co
‑
Ni基合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及Co
‑
Ni基合金
，具体涉及的是一种复合析出强化型Co
‑
Ni基合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]高强度和高塑性的良好组合一直是当前合金研究与设计的重点，在所有当前研究的合金体系中，具有面心立方结构的Co
‑
Ni基合金受到广泛的关注，Co
‑
Ni基合金在许多方面的力学性能已经优于其他的传统合金，但是在力学性能平衡方面，面心立方结构的Co
‑
Ni基合金在室温均表现出高的塑性，但其强度相对来说比较低。例如MP35N合金是一种高性能的Co
‑
Ni基合金，具有力学性能优良、耐腐蚀等优点，目前广泛应用于航空航天及生物医用领域。MP35N合金为单相的面心立方结构，在冷加工之后MP35N合金内会形成大量的孪晶结构，孪晶界阻碍位错的滑移从而其强度大大提高，与传统金属材料不同的是，MP35N合金退火处理之后强度会进一步升高，需要注意的是在整个退火过程中没有新相的析出和形成，而只有原子的偏聚和扩散。现有的强化手段主要包括固溶强化、析出强化、细晶强化和形变强化，其中析出强化是一种重要的强化手段，目前的析出型Co
‑
Ni基合金一般通过冷塑性加工而形成应力诱发马氏体相或引入Ni3Al的γ'相、碳化物、金属间化合物等单一析出相强化，单一析出相类型强化无法显著提高合金强度，且弥散均匀程度较小从而导致强化效果有限，如何显著提高Co
‑
Ni基合金的强度同时保持一定的塑性，对Co
‑
Ni基合金的实际应用具有重要的现实意义。

技术实现思路

[0003]针对目前面心立方结构的Co
‑
Ni基合金无法做到强度与塑性的良好组合的问题，本专利技术的目的在于提供一种复合析出强化型Co
‑
Ni基合金及其制备方法，所述的复合析出相包括纳米尺寸的Ni3Al的γ'相及Ti
‑
Mo第二相，通过预拉伸等工艺提高了复合析出相的形核率，使复合析出相更弥散均匀，复合析出相在室温下显著提高了屈服强度和抗拉强度，同时具备良好的塑性变形能力，该合金做到了强度与塑性的良好组合。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]本专利技术一种复合析出强化型Co
‑
Ni基合金，所述Co
‑
Ni基合金，按摩尔百分比计，其成分组成如下：Co34
‑
37％、Ni34
‑
37％、Cr19
‑
23％、Mo4
‑
8％、Al2
‑
5％、Ti1
‑
2％。
[0006]本专利技术的Co
‑
Ni基合金，通过引入Al和Ti元素作为γ'相形成元素以形成Ni3Al的γ'相，另外通过将Mo、Ti的成份含量控制在上述范围内，从而诱导形成混合焓较低的Ti
‑
Mo第二相，在γ'相和Ti
‑
Mo第二相的复合强化下，可以使Co
‑
Ni基合金的强度显著提升。
[0007]当然在本专利技术中，要能够同时获得γ'相以及Ti
‑
Mo第二相需要将成份含量控制在本专利技术范围内，Ti、Mo的含量过高过低都将无法获得本专利技术中的Ti
‑
Mo相。
[0008]优选的方案，所述Co
‑
Ni基合金，Co和Ni的摩尔比为1
‑
1.1，Al和Ti的摩尔比为3
‑
3.1。
[0009]专利技术人发现，将Co和Ni的摩尔比，Al和Ti的摩尔比控制在上述优选范围内，最终更能可控的获得所需的析出相，所得材料性能更优。
[0010]优选的方案，所述Co
‑
Ni基合金，按摩尔百分比计，其成分组成如下：Co为35.0％、Ni为35.0％、Cr为22.0％、Mo为4.0％、Al为3.0％、Ti为1.0％。
[0011]优选的方案，所述Co
‑
Ni基合金，基体为面心立方结构，基体中分散有Ni3Al的γ'相及Ti
‑
Mo相。
[0012]本专利技术一种复合析出强化型Co
‑
Ni基合金制备方法，按设计比例配取Co源、Ni源、Cr源、Mo源、Al源、Ti源，熔炼获得熔体，熔体浇筑，获得合金铸锭，将合金铸锭依次进行均匀化处理、冷加工处理、固溶处理、预拉伸处理、时效处理即得Co
‑
Ni基合金。
[0013]本专利技术的制备方法，将合金铸锭经均匀化处理、冷加工处理、固溶处理获得均匀的过饱和固溶体，然后通过预拉伸，引入位错，提高析出相的形核率，最终经时效处理，析出弥散均匀分布的γ'相及Ti
‑
Mo第二相，最终获得同时兼具优异强度与塑性的析出强化型Co
‑
Ni基合金。
[0014]优选的方案，所述Co源为纯Co、Ni源为纯Ni、Cr源为纯Cr、Mo源为纯Mo、Al源为纯Al、Ti源为纯Ti，所述Co源、Ni源、Cr源、Mo源、Al源、Ti源的纯度均≥99.99％。
[0015]在实际操作过程中，配取Co、Ni、Cr、Mo、Al、Ti纯金属颗粒时，需要控制各成分配比误差在
±
0.2％范围内。
[0016]优选的方案，所述熔炼的过程为：将Co源、Ni源、Cr源置于熔炼炉中，先调整熔炼电流在190
‑
200A，预热4
‑
5min，再将熔炼电流调整为195
‑
205A保温14
‑
15min，随后将熔炼电流调整为295
‑
305A保温14
‑
15min，最后将熔炼电流调整为410
‑
420A保温4
‑
7min，并加入Mo源、Al源、Ti源，随后保温15
‑
20min，即得熔体。
[0017]采用上述的方式进行熔炼，一方面可以保证合金成份均匀，另一方面可以减少合金元素因为熔炼过程的损耗，保证熔炼出来的合金与设计的成分一致，且成分均匀。
[0018]优选的方案，所述熔炼在氩气气氛下进行，氩气气氛的压力为0.02～0.03MPa。
[0019]在实际操作过程中，熔炼前先抽真空至真空度小于3
×
10
‑3Pa，后充氩气至0.02～0.03MPa。
[0020]熔炼完成后，浇铸至石墨坩埚冷却成型。
[0021]优选的方案，所述均匀化处理的温度为1200℃
‑
1270℃，均匀化处理的时间为22
‑
26h。
[0022]优选的方案，均匀化处理完成后，立即将合金铸锭置于水中冷却。
[0023]优选的方案，所述冷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合析出强化型Co
‑
Ni基合金，其特征在于：所述Co
‑
Ni基合金，按摩尔百分比计，其成分组成如下：Co34
‑
37％、Ni34
‑
37％、Cr19
‑
23％、Mo4
‑
8％、Al2
‑
5％、Ti1
‑
2％。2.根据权利要求1所述的一种复合析出强化型Co
‑
Ni基合金，其特征在于：所述Co
‑
Ni基合金，Co和Ni的摩尔比为1
‑
1.1，Al和Ti的摩尔比为3
‑
3.1。3.根据权利要求1或2所述的一种复合析出强化型Co
‑
Ni基合金，其特征在于：所述Co
‑
Ni基合金，基体为面心立方结构，基体中分散有Ni3Al的γ'相及Ti
‑
Mo相。4.权利要求1
‑
3任意一项所述的一种复合析出强化型Co
‑
Ni基合金的制备方法，其特征在于：按设计比例配取Co源、Ni源、Cr源、Mo源、Al源、Ti源，熔炼获得熔体，熔体浇筑，获得合金铸锭，将合金铸锭依次进行均匀化处理、冷加工处理、固溶处理、预拉伸处理、时效处理即得Co
‑
Ni基合金。5.根据权利要求4所述的一种复合析出强化型Co
‑
Ni基合金的制备方法，其特征在于：所述Co源为纯Co、Ni源为纯Ni、Cr源为纯Cr、Mo源为纯Mo、Al源为纯Al、Ti源为纯Ti，所述Co源、Ni源、Cr源、Mo源、Al源、Ti源的纯度均≥99.99％。6.根据权利要求4所述的一种复合析出强化型Co
‑
Ni基合金的制备方法，其特征在于：所述熔炼的过程为：将Co...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐先东，竺恒宇，张天宇，甘斌，陈江华，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：