一种VC颗粒增强镍基高温合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种VC颗粒增强镍基高温合金，它是由下述质量百分比的原料制成的：V2O5粉10％～20％，C粉4.7％～9.4％，Cr粉0.1％～8％，Al粉0.1％～8％，Si粉0.1％～4％，其余为Ni粉。本发明专利技术还公开了上述VC颗粒增强镍基高温合金的制备方法。综上，本发明专利技术的VC颗粒增强镍基高温合金，增强颗粒填充均匀，致密、硬度高，抗氧化性能和耐磨损性能好。本发明专利技术的VC颗粒增强镍基高温合金制备方法，烧结温度梯度合理，原位合成与热压烧结技术相结合，工艺简单，节约成本。

【技术实现步骤摘要】
一种VC颗粒增强镍基高温合金及其制备方法
本专利技术属于高温合金
，具体涉及一种VC颗粒增强镍基高温合金及其制备方法。
技术介绍
高温合金由多种材料按照特定比例合成，它能改善某些材料性能的不足，使各种材料的性能达到各种使用需求，而且材料比例不同，高温合金的性能也不相同。由于高温合金性能较好，现已普遍运用于日常生活于工业生产中，例如玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料、金属陶瓷等。对于航空航天、电子通信及其他制造，高温合金也有大量的应用。镍基高温合金是以镍或镍合金为基体，以其他增强颗粒为增强相，经过特殊制备工艺形成的高温合金。镍基高温合金具有良好的高温特性、抗疲劳、抗氧化等特性，现已成为制造相关高温部件的新型高温合金，广泛运用于航空、船舶、汽车、化工等领域，例如航空喷气发动机、工业燃气轮机工作叶片等。航空、航天等高科技产业的快速发展，对高温合金的各种特性提出了新的要求，有必要研发新的镍基高温合金，以满足现有工业技术对高温合金的高要求。目前尚未见与本专利技术VC颗粒增强镍基高温合金的相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种VC颗粒增强镍基高温合金及其制备方法，制备工艺简单，所得高温合金中增强颗粒填充均匀，致密度、硬度高，抗氧化性能好和耐磨损性能好。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种VC颗粒增强镍基高温合金，它是由下述质量百分比的原料制成的：V2O5粉10％～20％，C粉4.7％～9.4％，Cr粉0.1％～8％，Al粉0.1％～8％，Si粉0.1％～4％，其余为Ni粉。颗粒增强高温合金由基体和颗粒增强相组成，其中基体主要承受或者传递负荷，颗粒增强相的作用是阻止基体中的位错运动，其效果与颗粒的直径、分布和间距有关。增强相的选择需要考虑很多因素，如：抗压强度、密度、熔点、热膨胀系数、显微硬度、弹性模型等，此外，选择与基体相匹配的增强相时，还需要考虑二者之间的润湿性、相容性及界面结合等因素。镍是一种银白色的金属，硬度中等，具有良好的延展性、耐腐蚀性，且高温性能优良。VC具有高硬度、高熔点等性质，本身就具有良好的耐高温、耐磨等特性，将VC颗粒加入到镍基高温合金中，可以有效提高镍基高温合金的综合性能。同时，向镍基高温合金中添加一些元素，可以进一步优化镍基高温合金的性能：铬(Cr)元素可以提高高温合金的抗氧化性和抗腐蚀性；铝(Al)元素可以使高温合金的高温性能得到良好提升；硅(Si)元素能将合金的熔点显著降低，把固相和液相的温度区扩大化，使之形成低熔点共晶体，同时还具有脱氧还原功能，能对表面的涂层起到强化和硬化的作用。VC的生成机理：V2O5与C原位合成VC，基于反应式V205+7C＝2VC+5CO↑实现，实际反应分步进行：V2O5+C＝2VO2+CO↑(1)2VO2+C＝V2O3+CO↑(2)V2O3+C＝2VO+CO↑(3)VO+C＝V+CO↑(4)V+C＝VC(5)本专利技术的VC颗粒增强镍基高温合金，增强颗粒填充均匀，致密度、硬度高，抗氧化性能好和耐磨损性能好。优选地，上述VC颗粒增强镍基高温合金是由下述质量百分比的原料制成的：V2O5粉10％～20％，C粉4.7％～9.4％，Cr粉4％，Al粉4％，Si粉2％，其余为Ni粉。优选地，上述VC颗粒增强镍基高温合金是由下述质量百分比的原料制成的：V2O5粉10％，C粉4.7％，Cr粉4％，Al粉4％，Si粉2％，其余为Ni粉。优选地，所述V2O5粉粒度为100～500目，纯度＞99.5％；所述C粉粒度为100～500目，纯度＞99.9％；所述Cr粉粒度为100～600目，纯度＞99.0％；所述Al粉粒度为100～500目，纯度＞99.9％；所述Si粉粒度为100～500目，纯度＞99.5％；所述Ni粉粒度为100～500目，纯度＞99.5％。优选地，所述V2O5粉粒度为100～300目；所述C粉粒度为100～300目；所述Cr粉粒度为200～400目；所述Al粉粒度为100～300目；所述Si粉粒度为100～300目；所述Ni粉粒度为100～300目。本专利技术还提供了上述的VC颗粒增强镍基高温合金的制备方法，包括步骤：1)称量：称取配方量的各原料；2)破碎混匀：破碎并混匀各原料；3)坯料压制：步骤2)所得原料放入真空热压炉压制成坯料；4)热压烧结：设置炉内真空度为4～8Pa，将坯料热压烧结得到所述高温合金。优选地，步骤2)采用球磨机将个原料破碎并混合均匀。优选地，步骤3)中，压制压力为1.5～3t，保压时间为30～50s。优选地，步骤4)中真空热压烧结温度梯度如下：S01、按照10～20℃/min的速率升温至500～700℃，然后保温30～40min；S02、保温结束，按照10～20℃/min的速率升温至1050～1200℃，然后保温60～90min。优选地，步骤4)中，当炉内温度升至700℃～900℃时开始加压，压力为1.5～3t，保压时间为10～25min。烧结是粉末冶金过程中最基本的过程，也是粉末冶金过程中最重要的环节，对最终产品的性能有决定性的影响。烧结引起颗粒间的粘合，增加烧结体的强度，改变密度。对烧结条件的科学控制，使烧结体的密度接近于同一成分的致密材料的密度。烧结中会使材料致密化，这是制备镍基高温合金的关键。烧结工艺的条件直接决定镍基高温合金的显微结构和性能。烧结过程中，为避免五氧化二钒在700℃时挥发，需要在500℃时进行预热处理，保温时间为30min，使五氧化二钒充分转化为钒的低价氧化物，再与石墨发生反应。上述技术方案中，通过高温烧结，Ni树枝晶和VC分散均匀，且上述两种成分在高温合金成品中占比高。合适的烧结温度，容易传质，晶粒容易长大，利于烧结过程中气孔的排除，增加烧结密度。本专利技术提供的VC颗粒增强镍基高温合金的制备方法，将原位合成与热压烧结技术相结合，工艺简单，节约成本。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1)本专利技术的VC颗粒增强镍基高温合金，增强颗粒填充均匀，致密度、硬度高，850℃时仍具有优良的抗氧化性能，荷载力500N时仍具有良好的耐磨损性能。2)本专利技术的VC颗粒增强镍基高温合金制备方法，烧结温度梯度合理，所得产品颗粒填充均匀、致密度高、硬度高，原位合成与热压烧结技术相结合，工艺简单，节约成本。附图说明图1为本专利技术实验例中制备产品的实物图。图2为本专利技术实验例中实验组1制备样品的显微结构图。图3为本专利技术实验例中实验组2制备样品的显微结构图。具体实施方式下面结合试验例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。本专利技术实施例中使用的原料和设备均为已知产品，通过购买获得。实施例1本专利技术的VC颗粒增强镍基高温合金及其制备方法1原料及配比2制备方法1)称量：称取配方量的各原料；2)破碎混匀：将称量配制好的各原料粉料装入球磨罐中，加入无水乙醇，设置球磨参数如下：料球质量比6:1；球磨转速200r/min；球磨时间4h；球磨球体材质为刚玉(三氧化二铝)，进行球磨使原料粉料破碎并混合均匀，待球磨完成后，取出粉料晾干；3)坯料压制：把步骤2)所得球磨后的粉料放入真空热压炉中，进行加压，压力为2t，保压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种VC颗粒增强镍基高温合金，其特征在于，它是由下述质量百分比的原料制成的：V2O5粉10％～20％，C粉4.7％～9.4％，Cr粉0.1％～8％，Al粉0.1％～8％，Si粉0.1％～4％，其余为Ni粉。

【技术特征摘要】
1.一种VC颗粒增强镍基高温合金，其特征在于，它是由下述质量百分比的原料制成的：V2O5粉10％～20％，C粉4.7％～9.4％，Cr粉0.1％～8％，Al粉0.1％～8％，Si粉0.1％～4％，其余为Ni粉。2.根据权利要求1所述的VC颗粒增强镍基高温合金，其特征在于，它是由下述质量百分比的原料制成的：V2O5粉10％～20％，C粉4.7％～9.4％，Cr粉4％，Al粉4％，Si粉2％，其余为Ni粉。3.根据权利要求1所述的VC颗粒增强镍基高温合金，其特征在于，它是由下述质量百分比的原料制成的：V2O5粉10％，C粉4.7％，Cr粉4％，Al粉4％，Si粉2％，其余为Ni粉。4.根据权利要求1～3任一项所述的VC颗粒增强镍基高温合金，其特征在于，所述V2O5粉粒度为100～500目，纯度＞99.5％；所述C粉粒度为100～500目，纯度＞99.9％；所述Cr粉粒度为100～600目，纯度＞99.0％；所述Al粉粒度为100～500目，纯度＞99.9％；所述Si粉粒度为100～500目，纯度＞99.5％；所述Ni粉粒度为100～500目，纯度＞99.5％。5.根据权利要求4所述的VC颗粒增强镍基高温合金，其特征在于，所述V2O5粉粒度为100～300目；所述C粉粒度为100～300目；所述Cr粉粒度为20...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁义超，鲜勇，王静，
申请(专利权)人：成都工业学院，
类型：发明
国别省市：四川,51