一種高強韌鎳合金及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強韌鎳合金及其制備方法。該合金的化學(xué)成分為NiaZrbHfcFedCoeXf；X為金屬元素Cr、Mo、Ti、Cu的一種。其制備方法是按成分配比稱取相應(yīng)的金屬元素純原料，然后放入非自耗真空電弧熔煉爐內(nèi)在氬氣氣氛保護下進行熔煉，熔煉均勻后直接在水冷銅坩堝中冷卻，即得到組織均勻的鎳合金鑄錠。該合金具有鎳具有良好的力學(xué)，具有高壓縮屈服強度和高塑性變形量；利用Fe、Co、Cr、Mo、Ti、Cu調(diào)控其壓縮強度和塑性變形量等性能；該合金具有良好的化學(xué)性能，可耐各種酸腐蝕和應(yīng)力腐蝕；該合金生產(chǎn)工藝簡單，具有優(yōu)良的綜合使用性能，在電氣工業(yè)、真空管、化學(xué)工業(yè)和航海船舶工業(yè)具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種高強韌鎳合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于化工合成技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高強韌鎳合金及其制備方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 鎳是銀白色金屬，具有磁性和良好的可塑性。有好的耐腐蝕性，鎳近似銀白色、硬 而有延展性并具有鐵磁性的金屬元素，它能夠高度磨光和抗腐蝕。鎳具有良好的力學(xué)、物理 和化學(xué)性能，添加適宜的元素可提高它的抗氧化性、耐蝕性、高溫強度和改善某些物理性 能。鎳合金是以鎳為基加入其他元素組成的合金，按照主要性能又細分為鎳基耐熱合金，鎳 基耐蝕合金，鎳基耐磨合金，鎳基精密合金與鎳基形狀記憶合金等。最早應(yīng)用（1905年美國 生產(chǎn)）的是鎳銅(Ni-Cu)合金，又稱蒙乃爾合金(Monel合金Ni 7OCu3O);此外還有鎳鉻(Ni-Cr) 合金、鎳鉬(Ni-Mo)合金、鎳鉻鉬(Ni-Cr-Mo)合金，用于制造各種耐腐蝕零部件。鎳基耐磨合 金主要合金元素是鉻、鉬、鎢，還含有少量的鈮、鉭和銦。除具有耐磨性能外，其抗氧化、耐腐 蝕、焊接性能也好。可制造耐磨零部件，也可作為包覆材料，通過堆焊和噴涂工藝將其包覆 在其他基體材料表面。鎳基精密合金包括鎳基軟磁合金、鎳基精密電阻合金和鎳基電熱合 金等。最常用的軟磁合金是含鎳80%左右的玻莫合金，其最大磁導(dǎo)率和起始磁導(dǎo)率高，矯頑 力低，是電子工業(yè)中重要的鐵芯材料。鎳基精密電阻合金的主要合金元素是鉻、鋁、銅，這種 合金具有較高的電阻率、較低的電阻率溫度系數(shù)和良好的耐蝕性，用于制作電阻器。鎳基電 熱合金是含鉻20%的鎳合金，具有良好的抗氧化、抗腐蝕性能，可在1000~IlOO tC溫度下長 期使用。因此，鎳合金在能源開發(fā)、化工、電子、航海、航空和航天等部門中都有廣泛用途。目 前市面上的鎳合金種類繁多，但是綜合性能往往不能滿足使用要求，鎳合金在使用過程中 對其強度要求較高，但是大部分鎳合金提高強度后韌性大幅下降。此外，鎳合金在耐磨、耐 蝕、抗尚溫氧化等性能方面還有待進一步提尚。因此，開發(fā)尚強初的新型銀合金是當如研究 的熱點，提高鎳合金的強度、韌性、耐磨、耐蝕等性能對于拓展鎳合金的應(yīng)用領(lǐng)域具有重要 的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種高強韌鎳合金及其制備方法。
[0004] 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：
[0005] 一種新型高強韌鎳合金，所述合金的化學(xué)成分為NiaZrbHfcPedC 0eXf, X為金屬元素 0、]?〇、11、〇1的一種；30彡&彡92,2彡13彡8,2彡(3彡8,0彡(1彡45,0彡(1彡5，且&+匕+。+(1+6+€ = 100〇
[0006] 進一步的改進，所述合金的化學(xué)成分為Ni9〇Zr5Hf5。
[0007] 進一步的改進，所述合金的化學(xué)成分為Ni45Zr5Hf5Fe45。
[0008] 進一步的改進，所述合金的化學(xué)成分為Ni45Zr5Hf5C〇45。
[0009] 進一步的改進，所述合金的化學(xué)成分為Ni3〇Zr5Hf5C〇3〇Fe3〇。
[0010] -種高強韌合金的制備方法，包括以下步驟：
[0011 ] 步驟一)配料:按NiaZnHfcFedCoeX f合金中各元素的所占的摩爾比稱取各元素，各 元素的質(zhì)量百分比純度不低于99.0%，混合均勻后得到熔煉原料;其中a、b、c、d、e、f為摩爾 百分數(shù)，30彡a彡92,2彡b彡8,2彡。彡8,0彡(1彡45,0彡6彡45,0彡€彡5，且&+匕+。+(1+6+€ = 1〇〇3為金屬元素〇、1〇、11、(：11的一種。
[0012]步驟二)恪煉制NiaZrbHfcFedCo eXf合金:將步驟一)稱得的熔煉原料放入真空電弧 爐中，調(diào)節(jié)抽真空度至2 X HT3~5 X l(T3Pa，在質(zhì)量百分比純度為99.999%的高純氬氣保護 下進行熔煉，熔煉溫度2000~2800°C ;反復(fù)熔煉4遍或4遍以上，得到合金鑄錠；
[0013] 步驟三)NiaZrbHfcFedC〇eXf合金鑄錠冷卻：將合金鑄錠在氬氣保護下，利用銅坩堝 底部流動的水對合金鑄錠進行快速冷卻，合金由液態(tài)到固態(tài)的冷卻時間為1~2分鐘，然后 繼續(xù)保持銅坩堝水冷狀態(tài)，將合金鑄錠繼續(xù)冷卻至室溫后取出，即得到Ni aZrbHfeFedCoeXf合 金。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點有：
[0015] (1)該合金具有fcc-Ni固溶體和Ni5(Zr，Hf)共晶相的組織，Ni 5(Zr，Hf)共晶相具有 高的強度和硬度，fcc-Ni固溶體具有良好的塑性變形能力，該復(fù)合組織的合金兼具高強度 和高韌性；
[0016] (2)利用？6、0)、〇1、0、1〇、11元素進行合金化，并可通過調(diào)整合金化元素含量來調(diào) 節(jié)fcc-Ni固溶體和Ni 5(Zr，Hf)共晶相的體積分數(shù)，從而調(diào)整鎳合金的壓縮強度和塑性變形 量等性能；
[0017] (3)Ni元素具有良好的耐鹽酸腐蝕性能，Zr元素具有良好的耐硫酸腐蝕性能，因此 Ni-Zr-Hf合金本身具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，并可進一步通過合金化Fe、Co、Cu、Cr、Mo、Ti來 調(diào)整合金的耐蝕性；
[0018] (4)該合金僅需要采用真空電弧爐熔煉后直接在水冷銅坩堝中冷卻，即得到組織 均勻的鎳合金鑄錠，制備工藝簡單可靠。
【具體實施方式】：
[0019] 以下通過實施例詳細說明或描述本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進行限制。
[0020] 【實施例1】
[0021 ] 制備一種高強韌Ni9〇Zr5Hf5合金的具體步驟如下：
[0022] 步驟一:配料
[0023] 按所述Ni9OZr5Hf5合金成分稱取Ni、Zr、Hf各純元素，各元素的質(zhì)量百分比純度不 低于99.0%，混合均勻后得到熔煉原料；
[0024] 步驟二:熔煉制Ni9QZr5Hf5合金
[0025]將步驟一稱得的金屬原料放入真空電弧爐中，調(diào)節(jié)抽真空度至5 XHT3Pa,在質(zhì)量 百分比純度為99.999%的高純氬氣保護下進行熔煉，熔煉溫度2500°C ;反復(fù)熔煉4遍或4遍 以上，得到Ni9QZr5Hf 5合金鑄錠；
[0026] 步驟三:Ni9QZr5Hf5合金鑄錠冷卻
[0027]將合金鑄錠在高純氬氣保護下，利用銅坩堝底部流動的水對合金鑄錠進行快速冷 卻，合金由液態(tài)到固態(tài)的冷卻時間為1分鐘，然后繼續(xù)保持銅坩堝水冷狀態(tài)，將合金鑄錠在 爐內(nèi)繼續(xù)冷卻至室溫后取出，即得到組織均勻的Ni 9QZr5Hf5合金；
[0028]將制得的Ni9QZr5Hf5合金鑄錠用線切割方法截取其中間部分的斷面，進行X射線衍 射測試，結(jié)果表明合金晶相為f cc-Ni固溶體和Ni5(Zr，Hf)共晶組織;截取規(guī)格為2mmX 2mm X 4mm的合金試樣，測試其壓縮力學(xué)性能，該合金的屈服強度1.50GPa、斷裂強度2. SlGPa^ 性變形量25 %。
[0029]【實施例2】
[0030] 制備一種高強韌Ni92Zr5Hf3合金的具體步驟如下：
[0031] 步驟一:配料
[0032]按所述Ni92Zr5Hf3合金成分稱取Ni、Zr、Hf各純元素，各元素的質(zhì)量百分比純度不 低于99.0%，混合均勻后得到熔煉原料；
[0033] 步驟二:熔煉制Ni92Zr5Hf 3合金
[0034]將步驟一稱得的金屬原料放入真空電弧爐中，調(diào)節(jié)抽真空度至4XHT3Pa,在質(zhì)量 百分比純度為99.999%的高純氬氣保護下進行熔煉，熔煉溫度2800°C ;反復(fù)熔煉4遍或4遍 以上，得到Ni92Zr5Hf 3合金鑄錠；
[0035] 步驟三= Ni92Zr5Hf3合金鑄錠冷卻
[0036]將合金鑄錠在高純氬氣保護下，利用銅坩堝底部流動的水對合金鑄錠進行快速冷 卻，合金由液態(tài)到固態(tài)的冷卻時間為1分鐘，然后繼續(xù)保持銅坩堝水冷狀態(tài)，將合金鑄錠在 爐內(nèi)繼續(xù)冷卻至室溫后取出，即得到組織均勻的Ni 92Zr5Hf3合金；
[0037]將制得的Ni92Zr5Hf3合金鑄錠用線切割方法截取其中間部分的斷面，進行X射線衍 射測試，結(jié)果表明合金晶相為f cc-Ni固溶體和Ni5(Zr，Hf)共晶組織;截取規(guī)格為2mmX 2mm X 4mm的合金試樣，測試其壓縮力學(xué)性能，該合金的屈服強度1.46GPa、斷裂強度2.53GPa、塑 性變形量23 %。
[0038]【實施例3】
[0039] 制備一種高強韌Ni45Zr5Hf5Fe45合金的具體步驟如下：
[0040] 步驟一:配料
[00411 按所述Ni45Zr5Hf5Fe45合金成分稱取Ni、Zr、Hf、Fe各純元素，各元素的質(zhì)量百分比 純度不低于99.0%，混合均勻后得到熔煉原料；
[0042] 步驟二:熔煉制Ni45Zr5Hf5Fe45 合金
[0043] 將步驟一稱得的金屬原料放入真空電弧爐中，調(diào)節(jié)抽真空度至3 XHT3Pa,在質(zhì)量 百分比純度為99.999%的高純氬氣保護下進行熔煉，熔煉溫度2400°C ;反復(fù)熔煉4遍或4遍 以上，得到Nigr5Hf 5Fe45合金鑄錠；
[0044] 步驟三:Ni45Zr5Hf 5Fe45合金鑄錠冷卻
[0045]將合金鑄錠在高純氬氣保護下，利用銅坩堝底部流動的水對合金鑄錠進行快速冷 卻，合金由液態(tài)到固態(tài)的冷卻時間為1分鐘，然后繼續(xù)保持銅坩堝水冷狀態(tài)，將合金鑄錠在 爐內(nèi)繼續(xù)冷卻至室溫后取出，即得到組織均勻的Ni 45Zr5Hf5Fe45合金；
[0046]將制得的Ni45Zr5Hf5Fe45合金鑄錠用線切割方法截取其中間部分的斷面，進行X射 線衍射測試，結(jié)果表明合金晶相為f cc-Ni固溶體和Ni5 (Zr，Hf)共晶組織;截取規(guī)格為2mm X 2mmX4mm的合金試樣，測試其壓縮力學(xué)性能，該合金的屈服強度1.03GPa、該合金具有良好 的塑性變形能力，壓縮不發(fā)生斷裂。
[0047]【實施例4】
[0048] 制備一種高強韌Ni6QZr2Hf8Fe 3Q合金的具體步驟如下：
[0049] 步驟一:配料
[0050] 按所述Ni6OZr2Hf8Fe 3O合金成分稱取Ni、Zr、Hf、Fe各純元素，各元素的質(zhì)量百分比 純度不低于99.0%，混合均勻后得到熔煉原料；
[0051 ]步驟二:熔煉制Ni6QZr2Hf 8Fe3Q 合金
[0052]將步驟一稱得的金屬原料放入真空電弧爐中，調(diào)節(jié)抽真空度至4XHT3Pa,在質(zhì)量 百分比純度為99.999%的高純氬氣保護下進行熔煉，熔煉溫度2500°C ;反復(fù)熔煉4遍或4遍 以上，得到Ni6QZr2Hf 8Fe3Q合金鑄錠；
[0053] 步驟三:Ni 6QZr2Hf8Fe3Q合金鑄錠冷卻
[0054]將合金鑄錠在高純氬氣保護下，利用銅坩堝底部流動的水對合金鑄錠進行快速冷 卻，合金由液態(tài)到固態(tài)的冷卻時間為1分鐘，然后繼續(xù)保持銅坩堝水冷狀態(tài)，將合金鑄錠在 爐內(nèi)繼續(xù)冷卻至室溫后取出，即得到組織均勻的Ni 6QZr2Hf8Fe3Q合金；
[0055]將制得的Ni6QZr2Hf8Fe3O合金鑄錠用線切割方法截取其中間部分的斷面，進行X射 線衍射測試，結(jié)果表明合金晶相為f cc-Ni固溶體和Ni5 (Zr，Hf)共晶組織;截取規(guī)格為2mm X 2mmX4mm的合金試樣，測試其壓縮力學(xué)性能，該合金的屈服強度1.19GPa、該合金具有良好 的塑性變形能力，壓縮不發(fā)生斷裂。
[0056] 【實施例5】
[0057] 制備一種高強韌Ni45Zr5Hf5C〇45合金的具體步驟如下：
[0058] 步驟一:配料
[0059] 按所述Ni45Zr5Hf 5C〇45合金成分稱取Ni、Zr、Hf、Co各純元素，各元素的質(zhì)量百分比 純度不低于99.0%，混合均勻后得到熔煉原料；
[0060] 步驟二:恪煉制Ni45Zr5Hf 5C〇45 合金
[0061] 將步驟一稱得的金屬原料放入真空電弧爐中，調(diào)節(jié)抽真空度至3 XHT3Pa,在質(zhì)量 百分比純度為99.999%的高純氬氣保護下進行熔煉，熔煉溫度2400°C ;反復(fù)熔煉4遍或4遍 以上，得到Nigr5Hf 5C〇45合金鑄錠；
[0062] 步驟三:Ni45Zr5Hf 5C〇45合金鑄錠冷卻
[0063]將合金鑄錠在高純氬氣保護下，利用銅坩堝底部流動的水對合金鑄錠進行快速冷 卻，合金由液態(tài)到固態(tài)的冷卻時間為1分鐘，然后繼續(xù)保持銅坩堝水冷狀態(tài)，將合金鑄錠在 爐內(nèi)繼續(xù)冷卻至室溫后取出，即得到組織均勻的Ni 45Zr5Hf5C〇45合金；
[0064]將制得的Ni45Zr5Hf5Co45合金鑄錠用線切割方法截取其中間部分的斷面，進行X射 線衍射測試，結(jié)果表明合金晶相為f cc-Ni固溶體和Ni5 (Zr，Hf)共晶組織;截取規(guī)格為2mm X 2mmX4mm的合金試樣，測試其壓縮力學(xué)性能，該合金的屈服強度1.39GPa、該合金具有良好 的塑性變形能力，壓縮不發(fā)生斷裂。
[0065] 【實施例6】
[0066] 制備一種高強韌Ni3〇Zr5Hf5C〇3〇Fe3()合金的具體步驟如下：
[0067] 步驟一:配料
[0068] 按所述Ni3OZr5Hf5Co 3OFe3O合金成分稱取Ni、Zr、Hf、Co、Fe各純元素，各元素的質(zhì)量 百分比純度不低于99.0%，混合均勻后得到熔煉原料；
[0069]步驟二:恪煉制Ni3OZr5Hf5Co 3QFe3Q 合金
[0070] 將步驟一稱得的金屬原料放入真空電弧爐中，調(diào)節(jié)抽真空度至3 X l(T3Pa，在質(zhì)量 百分比純度為99.999%的高純氬氣保護下進行熔煉，熔煉溫度2200°C ;反復(fù)熔煉4遍或4遍 以上，得到Ni3QZr5Hf 5Co3〇Fe3()合金鑄錠；
[0071] 步驟三:Ni3QZr5Hf 5Co3QFe3()合金鑄錠冷卻
[0072] 將合金鑄錠在高純氬氣保護下，利用銅坩堝底部流動的水對合金鑄錠進行快速冷 卻，合金由液態(tài)到固態(tài)的冷卻時間為1分鐘，然后繼續(xù)保持銅坩堝水冷狀態(tài)，將合金鑄錠在 爐內(nèi)繼續(xù)冷卻至室溫后取出，即得到組織均勻的Ni 3OZr5Hf5Co3OFe3O合金；
[0073]將制得的Ni3QZr5Hf5C〇3QF e3()合金鑄錠用線切割方法截取其中間部分的斷面，進行X 射線衍射測試，結(jié)果表明合金晶相為f cc-Ni固溶體和Ni 5 (Zr，Hf)共晶組織;截取規(guī)格為2mm X 2mm X 4mm的合金試樣，測試其壓縮力學(xué)性能，該合金的屈服強度1. 15GPa、該合金具有良 好的塑性變形能力，壓縮不發(fā)生斷裂。
[0074]【實施例7】
[0075] 制備一種高強韌Ni88Zr5Hf2Cu5合金的具體步驟如下：
[0076] 步驟一:配料
[0077] 按所述Ni88Zr5Hf2Cu 5合金成分稱取Ni、Zr、Hf、Cu各純元素，各元素的質(zhì)量百分比純 度不低于99.0%，混合均勻后得到熔煉原料；
[0078] 步驟二:熔煉制Ni88Zr5Hf2Cu 5合金
[0079] 將步驟一稱得的金屬原料放入真空電弧爐中，調(diào)節(jié)抽真空度至3 XHT3Pa,在質(zhì)量 百分比純度為99.999%的高純氬氣保護下進行熔煉，熔煉溫度2400°C ;反復(fù)熔煉4遍或4遍 以上，得到Ni88Zr5Hf2Cu 5合金鑄錠；
[0080] 步驟三:Ni88Zr5Hf 2Cu5合金鑄錠冷卻
[0081 ]將合金鑄錠在高純氬氣保護下，利用銅坩堝底部流動的水對合金鑄錠進行快速冷 卻，合金由液態(tài)到固態(tài)的冷卻時間為1分鐘，然后繼續(xù)保持銅坩堝水冷狀態(tài)，將合金鑄錠在 爐內(nèi)繼續(xù)冷卻至室溫后取出，即得到組織均勻的NiS 8Zr5Hf 2Cu5合金；
[0082]將制得的Ni88Zr5Hf2Cu5合金鑄錠用線切割方法截取其中間部分的斷面，進行X射線 衍射測試，結(jié)果表明合金晶相為f cc-Ni固溶體和Ni 5 (Zr，Hf)共晶組織；截取規(guī)格為2mm X 2mm X 4mm的合金試樣，測試其壓縮力學(xué)性能，該合金的屈服強度1.41GPa、斷裂強度 2 · 03GPa、塑性變形量20 %。
[0083]【實施例8】
[0084] 制備一種高強韌Ni88Zr5Hf2Cr5合金的具體步驟如下：
[0085] 步驟一:配料
[0086] 按所述Ni88Zr5Hf2Cr 5合金成分稱取Ni、Zr、Hf、Cr各純元素，各元素的質(zhì)量百分比純 度不低于99.0%，混合均勻后得到熔煉原料；
[0087] 步驟二:熔煉制Ni88Zr5Hf 2〇5合金
[0088] 將步驟一稱得的金屬原料放入真空電弧爐中，調(diào)節(jié)抽真空度至3 XHT3Pa,在質(zhì)量 百分比純度為99.999%的高純氬氣保護下進行熔煉，熔煉溫度2500°C ;反復(fù)熔煉4遍或4遍 以上，得到Ni88Zr5Hf2Cr 5合金鑄錠；
[0089] 步驟三:Ni88Zr5Hf2Cr 5合金鑄錠冷卻
[0090] 將合金鑄錠在高純氬氣保護下，利用銅坩堝底部流動的水對合金鑄錠進行快速冷 卻，合金由液態(tài)到固態(tài)的冷卻時間為1分鐘，然后繼續(xù)保持銅坩堝水冷狀態(tài)，將合金鑄錠在 爐內(nèi)繼續(xù)冷卻至室溫后取出，即得到組織均勻的NiS8Zr5Hf 2Cr5合金；
[0091]將制得的Ni88Zr5Hf2Cr5合金鑄錠用線切割方法截取其中間部分的斷面，進行X射線 衍射測試，結(jié)果表明合金晶相為f cc-Ni固溶體和Ni 5 (Zr，Hf)共晶組織；截取規(guī)格為2mm X 2mm X 4mm的合金試樣，測試其壓縮力學(xué)性能，該合金的屈服強度1.36GPa、斷裂強度 2. IOGPa、塑性變形量21 %。
[0092]【實施例9】
[0093] 制備一種高強韌Ni3OZr5Hf5Co25Fe 3QTi5合金的具體步驟如下：
[0094] 步驟一:配料
[0095] 按所述Ni3QZr5Hf5Co25Fe 3QTi5合金成分稱取Ni、Zr、Hf、Co、Fe、Ti各純元素，各元素 的質(zhì)量百分比純度不低于99.0%，混合均勻后得到熔煉原料；
[0096] 步驟二：恪煉制
[0097]將步驟一稱得的金屬原料放入真空電弧爐中，調(diào)節(jié)抽真空度至3 XHT3Pa,在質(zhì)量 百分比純度為99.999%的高純氬氣保護下進行熔煉，熔煉溫度2400°C ;反復(fù)熔煉4遍或4遍 以上，得到Ni30Zr5Hf 5Co25Fe3〇Ti5合金鑄錠；
[0098]步驟三:Ni3QZr5Hf 5Co25Fe3〇Ti5 合金鑄錠冷卻
[0099]將合金鑄錠在高純氬氣保護下，利用銅坩堝底部流動的水對合金鑄錠進行快速冷 卻，合金由液態(tài)到固態(tài)的冷卻時間為1分鐘，然后繼續(xù)保持銅坩堝水冷狀態(tài)，將合金鑄錠在 爐內(nèi)繼續(xù)冷卻至室溫后取出，即得到組織均勻的Ni 3QZr5Hf5Co25Fe3QTi 5合金；
[0100]將制得的Ni3OZr5Hf5C025Fe 3OTi5合金鑄錠用線切割方法截取其中間部分的斷面，進 行X射線衍射測試，結(jié)果表明合金晶相為f cc-Ni固溶體和Ni 5 (Zr，Hf)共晶組織;截取規(guī)格為 2mm X 2mm X 4mm的合金試樣，測試其壓縮力學(xué)性能，該合金的屈服強度1.07GPa、該合金具有 良好的塑性變形能力，壓縮不發(fā)生斷裂。
[0101]【實施例10】
[0102] 制備一種高強韌Ni3OZr5Hf5Co25Fe 3QMo5合金的具體步驟如下：
[0103] 步驟一:配料
[0104] 按所述Ni3QZr5Hf 5Co25Fe3〇Mo5合金成分稱取Ni、Zr、Hf、Co、Fe、Mo各純元素，各元素 的質(zhì)量百分比純度不低于99.0%，混合均勻后得到熔煉原料；
[0105] 步驟二:熔煉制Ni3QZr5Hf 5(：〇2此3()]\1〇5合金
[0106] 將步驟一稱得的金屬原料放入真空電弧爐中，調(diào)節(jié)抽真空度至3 XHT3Pa,在質(zhì)量 百分比純度為99.999%的高純氬氣保護下進行熔煉，熔煉溫度2800°C ;反復(fù)熔煉4遍或4遍 以上，得到Ni30Zr5Hf5Co 25Fe30Mo5合金鑄錠；
[0107] 步驟三:Ni3QZr5Hf 5Co25Fe3〇Mo5 合金鑄錠冷卻
[0108] 將合金鑄錠在高純氬氣保護下，利用銅坩堝底部流動的水對合金鑄錠進行快速冷 卻，合金由液態(tài)到固態(tài)的冷卻時間為1分鐘，然后繼續(xù)保持銅坩堝水冷狀態(tài)，將合金鑄錠在 爐內(nèi)繼續(xù)冷卻至室溫后取出，即得到組織均勻的Ni 3QZr5Hf5Co25Fe3QMo 5合金；
[0109] 將制得的Ni3OZr5Hf5C025Fe 3OM05合金鑄錠用線切割方法截取其中間部分的斷面，進 行X射線衍射測試，結(jié)果表明合金晶相為f cc-Ni固溶體和Ni 5 (Zr，Hf)共晶組織;截取規(guī)格為 2mmX 2mmX 4mm的合金試樣，測試其壓縮力學(xué)性能，該合金的屈服強度1 · IlGPa、該合金具有 良好的塑性變形能力，壓縮不發(fā)生斷裂。
[0110]將制得的NiaZrbHfcMdNe合金鑄錠用線切割方法截取其中間部分的斷面，進行X射線 衍射測試;截取規(guī)格為2mm X 2mm X 4mm的合金試樣，測試其壓縮力學(xué)性能，如屈服強度、斷裂 強度和塑性變形量等，將力學(xué)性能參數(shù)列于表1中。
[0111] 表1NiaZrbHfcFedCo eNf合金的成分和力學(xué)性能

[0114] 將表1組配比的實施例按照所述技術(shù)方案即可得到高強韌NiaZnHfcFedC0eN f合金。 該合金為fcc-Ni固溶體和Ni5(Zr，Hf)共晶組織的復(fù)相材料，具有良好的力學(xué)，具有高壓縮 屈服強度（l.〇GPa-1.5GPa)和高塑性變形量(>15%);利用？6工〇、〇1、0、1〇、11合金化元素 的調(diào)整來調(diào)節(jié)鎳合金的組織，從而調(diào)控其壓縮強度和塑性變形量等性能；該合金具有良好 的化學(xué)性能，可耐各種酸腐蝕和應(yīng)力腐蝕；該合金生產(chǎn)工藝簡單，具有優(yōu)良的綜合使用性 能，在電氣工業(yè)，真空管，化學(xué)工業(yè)和航海船舶工業(yè)具有良好的應(yīng)用前景。
【主權(quán)項】
1. 一種新型高強韌鎳合金，其特征在于，所述合金的化學(xué)成分為NiaZrbHfcPedCoeXf，其 中X為金屬元素 Cr、Mo、Ti或Cu的一種；30彡a彡92,2彡b彡8,2彡c彡8,0彡d彡45,0彡e彡45,0 < f < 5，且a+b+c+d+e+f = 100。2. 如權(quán)利要求1所述的一種新型高強韌鎳合金，其特征在于，其化學(xué)成分為Ni9QZr5Hf 5。3. 如權(quán)利要求1所述的一種新型高強韌鎳合金，其特征在于，其化學(xué)成分為 Ni45Zr5Hf5Fe45。4. 如權(quán)利要求1所述的一種新型高強韌鎳合金，其特征在于，其化學(xué)成分為 Ni45Zr5Hf5C〇45。5. 如權(quán)利要求1所述的一種新型高強韌鎳合金，其特征在于，其化學(xué)成分為 NisoZrsHfsCosoF'eso。6. -種高強韌NiaZrbHfcFedCoeNf合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一）配料：按NiaZrbHfcFedC 〇eXf合金中各元素的所占的摩爾比稱取各元素，各元素 的質(zhì)量百分比純度不低于99.0%，混合均勻后得到熔煉原料;其中a、b、c、d、e、f為摩爾百分 數(shù)，30 彡a彡92,2彡b彡 8,2彡 c 彡8,0彡 d彡45,0彡 e彡45,0彡 f彡 5,且a+b+c+d+e+f=100;X為 金屬元素 Cr、Mo、Ti或Cu的一種。 步驟二)熔煉制NiaZrbHfcFedC〇eX f合金:將步驟一稱得的熔煉原料放入真空電弧爐中， 調(diào)節(jié)抽真空度至2 X 10_3~5 X 10_3Pa，在質(zhì)量百分比純度為99.999%的高純氬氣保護下進 行熔煉，熔煉溫度2000~2800°C ;反復(fù)熔煉4遍或4遍以上，得到合金鑄錠； 步驟三)NiaZrbHfcFedCoeXf合金鑄錠冷卻：將合金鑄錠在氬氣保護下，利用銅坩堝底部 流動的水對合金鑄錠進行快速冷卻，合金由液態(tài)到固態(tài)的冷卻時間為1~2分鐘，然后繼續(xù) 保持銅坩堝水冷狀態(tài)，將合金鑄錠繼續(xù)冷卻至室溫后取出，即得到NiaZrbHfeFedCoeXf合金。
【文檔編號】C22C30/00GK106086522SQ201610569707
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月19日
【發(fā)明人】花能斌
【申請人】福建工程學(xué)院