【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种添加陶瓷相和利用超声波复合增韧的超高温合金及其制备方法。
技术介绍
1、为提升航空发动机工作效率、降低能耗，需保证在进一步提升工作温度的同时仍能保持好的强度和刚性，这对应用于其热端部件涡轮叶片的高温结构材料提出了更高的要求，而ni基超高温合金由于其使用温度已达1150℃，达到其熔点的85％，因此急需开发一种新型的超高温结构性材料。
2、铌硅基合金由于其较高的使用温度及较低的密度进入广大科研工作者的视野，其主要是在铌基固溶体中引入硅化物相，使合金的高温性能得到极大的提升。但是随si元素的引入，铌基固溶体的韧性会急剧下降，而且经传统铸造方法得到的nb-si合金中硅化物的尺寸难以控制，不利于合金的室温断裂韧性。因此，需要开发一种新的合金成分及手段来兼顾nb-si基合金强度及韧性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有铌硅基超高温合金室温断裂韧性较低的问题，提出了一种添加陶瓷相和利用超声波复合增韧的超高温合金及其制备方法。
2、本专利技术一种添加陶瓷相和利用超声波复合增韧的超高温合金由nb、si、ti、zr、al及陶瓷相hfc组成，按以下原子百分比构成：si为10％-18％，ti为20％-25％，zr为5％-10％，al为1％-4％，hfc为1％-4％，余量为nb，化学式为nbsitizralhfc。
3、本专利技术一种添加陶瓷相和利用超声波复合增韧的超高温合金的制备方法，按以下步骤进行：
4、一、按原子百分比s
5、二、将称取的原材料经过预处理后，按照元素熔点由低到高的次序依次放置于真空熔炼炉的铜坩埚中，抽取真空并充入氩气进行保护熔炼，随后炉冷得到合金纽扣锭；
6、三、待纽扣锭冷却后取出，利用酒精清洗、吹干，然后放置于真空超声熔炼炉中，抽真空至5*10-3pa后通入高纯氩气，加热重熔，待纽扣锭融化后，坩埚底部施加超声波，对合金熔体进行超声处理，即完成。
7、本专利技术具有如下有益效果：
8、一、本专利技术通过添加陶瓷相并利用超声工艺复合制备超的高温合金，体系中引入zr元素来替代合金中部分ti元素，可有效缓解低熔点元素的偏析问题。陶瓷相的加入可以引入hf和c元素，可降低nb5si3相的c/a值，促进合金中亚稳相的分解，促进γnb5si3相的形成，进而提升和金的综合性能，改善nb5si3相和nbss相的本征脆性。同时施加外场促进了合金熔体能量扰动，进而提供合金形核的能量起伏条件，进而促进合金韧性相的形成。
9、二、本专利技术通过添加陶瓷相并利用超声工艺复合制备超的高温合金，在外场作用下，合金中粗大的硅化物相可有效的破碎，同时破碎的硅化物进入到熔体中，为后续合金凝固提供了有效的形核质点，进一步细化了合金微观组织，实现合金强度塑性的提升。
10、三、本专利技术通过水冷铜坩埚处理高熔点合金，可实现合金的无污染制备。通过添加陶瓷相并进行超声处理后合金的强度韧性实现同步提升，为后续nb-si基合金的设计与工艺优化提供了一种新思路，制备出一种极具应用潜力的nb-si基超高温合金。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种添加陶瓷相和利用超声波复合增韧的超高温合金，其特征在于，所述超高温合金由Nb、Si、Ti、Zr、Al及陶瓷相HfC组成，按以下原子百分比构成：Si为10％-18％，Ti为20％-25％，Zr为5％-10％，Al为1％-4％，HfC为1％-4％，余量为Nb，化学式为NbSiTiZrAlHfC。
2.根据权利要求1所述的一种添加陶瓷相和利用超声波复合增韧的超高温合金，其特征在于，所述超高温合金按以下原子百分比构成：10％的Si、25％的Ti、5％的Zr、2％的Al、2％的HfC和56％的Nb，化学式为Nb-10Si-25Ti-5Zr-2Al-2HfC。
3.根据权利要求1所述的一种添加陶瓷相和利用超声波复合增韧的超高温合金，其特征在于，所述超高温合金按以下原子百分比构成：12％的Si、25％的Ti、5％的Zr、2％的Al、2％的HfC和54％的Nb，化学式为Nb-12Si-25Ti-5Zr-2Al-2HfC。
4.根据权利要求1所述的一种添加陶瓷相和利用超声波复合增韧的超高温合金，其特征在于，所述超高温合金按以下原子百分比构成：由14％的S
5.如权利要求1所述的一种添加陶瓷相和利用超声波复合增韧的超高温合金的制备方法，其特征在于，该方法按以下步骤进行：一、按原子百分比Si：10％-18％，Ti：20％-25％，Zr：5％-10％，Al：1％-4％，HfC：1％-4％，余量Nb称取原材料，其中各组分原子百分比之和为100％；
6.根据权利要求5所述的一种添加陶瓷相和利用超声波复合增韧的超高温合金的制备方法，其特征在于，步骤二中预处理方式为：对原料进行机械研磨抛光，然后利用酒精清洗并烘干。
7.根据权利要求5所述的一种添加陶瓷相和利用超声波复合增韧的超高温合金的制备方法，其特征在于，步骤二中抽真空至5*10-3Pa，然后充入高纯氩气至-0.05MPa。
8.根据权利要求5所述的一种添加陶瓷相和利用超声波复合增韧的超高温合金的制备方法，其特征在于，步骤二熔炼时电流为550-650A，待合金呈熔融态后继续在650-750A下熔炼3min。
9.根据权利要求5所述的一种添加陶瓷相和利用超声波复合增韧的超高温合金的制备方法，其特征在于，步骤三重熔时电流为500A。
10.根据权利要求5所述的一种添加陶瓷相和利用超声波复合增韧的超高温合金的制备方法，其特征在于，步骤三施加的超声波的功率为20kW，时间为100s。
...【技术特征摘要】
1.一种添加陶瓷相和利用超声波复合增韧的超高温合金，其特征在于，所述超高温合金由nb、si、ti、zr、al及陶瓷相hfc组成，按以下原子百分比构成：si为10％-18％，ti为20％-25％，zr为5％-10％，al为1％-4％，hfc为1％-4％，余量为nb，化学式为nbsitizralhfc。
2.根据权利要求1所述的一种添加陶瓷相和利用超声波复合增韧的超高温合金，其特征在于，所述超高温合金按以下原子百分比构成：10％的si、25％的ti、5％的zr、2％的al、2％的hfc和56％的nb，化学式为nb-10si-25ti-5zr-2al-2hfc。
3.根据权利要求1所述的一种添加陶瓷相和利用超声波复合增韧的超高温合金，其特征在于，所述超高温合金按以下原子百分比构成：12％的si、25％的ti、5％的zr、2％的al、2％的hfc和54％的nb，化学式为nb-12si-25ti-5zr-2al-2hfc。
4.根据权利要求1所述的一种添加陶瓷相和利用超声波复合增韧的超高温合金，其特征在于，所述超高温合金按以下原子百分比构成：由14％的si、25％的ti、5％的zr、2％的al、2％的hfc以及52％的nb组成，化学式为nb-14si-25ti-5zr-2al-2hfc。
【专利技术属性】
技术研发人员：陈瑞润，王岩，王琪，王晓伟，苏彦庆，吴士平，丁宏升，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。