高硬度耐温合金及其用途制造技术

本发明专利技术主要提供一种高硬度耐温合金，其组成包括：10～40at％的Co、30～56at％的Cr、10～40at％的Ni、6～13at％的C、0～8at％的Mo、以及0～8at％的W。进一步地，还可将至少一种添加元素添加至所述高硬度耐温合金的组成中，例如：Pb、Sn、Ge、Si、Zn、Sb、P、B、Mg、Mn、V、Nb、Ti、Zr、Y、La、Ce、Al、Ta、Cu、Fe。实验数据显示，本发明专利技术的高硬度耐温合金的硬度在摄氏900度仍可大于HV100。因此，实验数据证明，本发明专利技术的高硬度耐温合金具有应用于制作热作工具金属、高温应用组件(如涡轮叶片)、或高温应用器具(如航天引擎)的高度潜力。擎)的高度潜力。擎)的高度潜力。

High hardness temperature resistant alloy and its application

【技术实现步骤摘要】
高硬度耐温合金及其用途


[0001]本专利技术是关于合金材料的相关
，尤指一种低钴含量的高硬度耐温合金。

技术介绍

[0002]超合金(superalloy)因具有优异的高温机械强度，是以成为极具经济价值的高温应用材料。除了必须具备能够在650℃以上的高温度长期使用的特性之外，不同的高温应用材料还会同时具备耐腐蚀、抗高温潜变、高热疲劳强度、耐磨耗、抗高温氧化等性质。因此，目前高温应用材料已经被广泛地应用于各产业中，其应用范围整理于下表(1)之中。
[0003]表(1)
[0004][0005]超合金主要分为铁基超合金、镍基超合金、以及钴基超合金。其中，钴基超合金的组成包括钴、铬、与钨(或钼)等主要元素以及碳、铌、钽、钛、镧等添加元素，且因钴基超合金在摄氏900度的硬度约HV100，故其具备良好热硬度性质。并且，根据成分组成的不同，钴基超合金可以被制成用于硬面堆焊的焊丝、用于热喷涂或喷焊的粉末、铸锻件、或粉末冶金件。
[0006]目前，熟悉钴基超合金的设计与制造的材料工程师应知道，可以透过调整钼(Mo)、钨(W)及/或碳(W)的含量以调控钴基超合金的性质，以满足不同的应用需求。举例而言，高钨高碳含量的钴基超合金具有较高的硬度，而低碳高钼含量的钴基超合金则具备较优良的抗腐蚀能力。
[0007]即使钴基超合金具有性质可调控的优点，现有的钴基超合金仍具有以下实务应用上的缺陷：
[0008](1)昂贵的钴金属使得钴基超合金的价格难有调降的空间；
[0009](2)锂离子电池的大量生产与使用使得钴金属的用量遽增，钴金属的存量问题使得钴基超合金的未来充满了不确定性。
[0010]由上述说明可知现有的钴基超合金在实务应用上仍具有诸多缺陷。有鉴于此，本
案的专利技术人极力加以研究专利技术，而终于研发完成一种高硬度耐温合金。

技术实现思路

[0011]本专利技术的主要目的在于提供一种高硬度耐温合金其组成包括：10～40at％的Co、30～56at％的Cr、10～40at％的Ni、6～13at％的C、0～8at％的Mo、以及0～8at％的W。进一步地，还可将至少一种添加元素添加至所述高硬度耐温合金的组成中，例如：Pb、Sn、Ge、Si、Zn、Sb、P、B、Mg、Mn、V、Nb、Ti、Zr、Y、La、Ce、Al、Ta、Cu、Fe。实验数据显示，本专利技术的高硬度耐温合金的硬度在摄氏900度仍可大于HV100。因此，实验数据证明，本专利技术的高硬度耐温合金具有应用于制作热作工具金属、高温应用组件(如涡轮叶片)、或高温应用器具(如航天引擎)的高度潜力。
[0012]为达成上述目的，本专利技术提出所述高硬度耐温合金的一第一实施例，其硬度在摄氏900度大于HV100，且其组成为CowCrxNiyCzMomWn；
[0013]其中，w、x、y、z、m、和n皆为原子百分比的数值，且w、x、y、z、m、和n满足以下不等式：10≦w≦40、30≦x≦56、10≦y≦40、6≦z≦13、m≦8、及n≦8。
[0014]并且，本专利技术同时提出所述高强度低模数合金的一第二实施例，其硬度在摄氏900度大于HV100，且其组成为CowCrxNiyCzMomWnMs；
[0015]其中，M为选自于由Pb、Sn、Ge、Si、Zn、Sb、P、B、Mg、Mn、V、Nb、Ti、Zr、Y、La、Ce、Al、Ta、Cu、Fe所组成群组的中的至少一种添加元素；
[0016]其中，w、x、y、z、m、n、和s皆为原子百分比的数值，且w、x、y、z、m、n、和s满足以下不等式：10≦w≦40、30≦x≦56、10≦y≦40、6≦z≦13、m≦8、n≦8、及s≦10。
[0017]在可行的实施例中，所述高硬度耐温合金利用选自于由真空电弧熔炼法、电热丝加热法、感应加热法、快速凝固法、机械合金法、和粉末冶金法所组成群组的一种制程方法所制成。
[0018]在可行的实施例中，所述高硬度耐温合金的形态为下列任一者：粉末、线材、焊条、包药焊丝、或块材。
[0019]在可行的实施例中，所述高硬度耐温合金利用选自于由铸造、电弧焊、雷射焊、电浆焊、热喷涂、热烧结、3D积层制造、机械加工、和化学加工所组成群组的一种制程方法而被加工披覆至一目标工件的表面上。
[0020]在可行的实施例中，所述高硬度耐温合金为一铸造态合金或经一均质化热处理的一均质化态合金。
[0021]进一步地，本专利技术同时提供一种高硬度耐温合金的用途，其用于一热作工具金属、一高温应用组件、或一高温应用器具的制造。
附图说明
[0022]图1为由SKD61碳钢制成的热挤型模具的影像图；以及
[0023]图2为由本专利技术的一种高硬度耐温合金碳钢制成的热挤型模具的影像图。
[0024]图中主要符号说明：
[0025]无
具体实施方式
[0026]为了能够更清楚地描述本专利技术的一种高硬度耐温合金及其用途，以下将配合图式，详尽说明本专利技术的较佳实施例。
[0027]实施例一
[0028]在实施例一中，本专利技术的所述高硬度耐温合金的硬度在摄氏900度大于HV100，且其组成为CowCrxNiyCzMomWn。依据本专利技术的设计，w、x、y、z、m、和n皆为原子百分比的数值，且w、x、y、z、m、和n满足以下不等式：10≦w≦40、30≦x≦56、10≦y≦40、6≦z≦13、m≦8、及n≦8。举例而言，所述高硬度耐温合金：40at％的钴(Co)、30at％的铬(Cr)、18at％的镍(Ni)、6at％的碳(C)、3at％的钼(Mo)、以及3at％的钨(W)。在此情况下，所述高硬度耐温合金的组成为Co40Cr30Ni18C6Mo3W3，亦即，w＝40、x＝30、y＝18、z＝6、m＝3、且n＝3。
[0029]实施例二
[0030]在实施例二中，本专利技术的所述高硬度耐温合金的硬度在摄氏900度大于HV100，且其组成为CowCrxNiyCzMomWnMs，其中，M为选自于由Pb、Sn、Ge、Si、Zn、Sb、P、B、Mg、Mn、V、Nb、Ti、Zr、Y、La、Ce、Al、Ta、Cu、Fe所组成群组的中的至少一种添加元素。依据本专利技术的设计，w、x、y、z、m、n、和s皆为原子百分比的数值，且w、x、y、z、m、n、和s满足以下不等式：10≦w≦40、30≦x≦56、10≦y≦40、6≦z≦13、m≦8、n≦8、及s≦10。举例而言，所述高硬度耐温合金：40at％的钴(Co)、30at％的铬(Cr)、15at％的镍(Ni)、6at％的碳(C)、3at％的钼(Mo)、3at％的钨(W)、以及3at％的铌(Nb)。在此情况下，所述高硬度耐温合金的组成为Co40Cr30Ni15C6Mo3W3Nb3，亦即，w＝40、x＝30、y＝15、z＝6、m＝3、n＝3、且s＝3。
[0031]换句话说，本专利技术的高硬度耐温合金包括主要元素Co、Cr、Ni以及数种添加元素。并且，所述的钴金属含量显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高硬度耐温合金，其硬度在摄氏900度大于HV100，且其组成为CowCrxNiyCzMomWn；其中，w、x、y、z、m、和n皆为原子百分比的数值，且w、x、y、z、m、和n满足以下不等式：10≦w≦40、30≦x≦56、10≦y≦40、6≦z≦13、m≦8、及n≦8。2.根据权利要求1所述的高硬度耐温合金，其特征在于，所述高硬度耐温合金利用选自于由真空电弧熔炼法、电热丝加热法、感应加热法、快速凝固法、机械合金法、和粉末冶金法所组成群组的一种制程方法所制成。3.根据权利要求1所述的高硬度耐温合金，其特征在于，所述高硬度耐温合金的形态为下列任一者：粉末、线材、焊条、包药焊丝、或块材。4.根据权利要求1所述的高硬度耐温合金，其特征在于，所述高硬度耐温合金利用选自于由铸造、电弧焊、雷射焊、电浆焊、热喷涂、热烧结、3D积层制造、机械加工、和化学加工所组成群组的一种制程方法而被加工披覆至一目标工件的表面上。5.根据权利要求1所述的高硬度耐温合金，其特征在于，所述高硬度耐温合金为一铸造态合金或经一均质化热处理的一均质化态合金。6.一种根据权利要求1
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5中任一项所述的高硬度耐温合金的用途，其用于一热作工具金属、一高温应用组件、或一高温应用器具的制造。7.一种高硬度耐温合金，其硬度在摄氏900度大于HV100，且其组成为CowCrxNiyCzMomWnM...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶均蔚，
申请(专利权)人：叶均蔚，
类型：发明
国别省市：