钴基复合材料的精细组织调控方法技术

本申请提供一种钴基复合材料的精细组织调控方法，包括如下步骤：步骤(一)：固溶处理：在初级钴基复合材料进行固溶处理，获得二级钴基复合材料；步骤(二)：组织精细化处理：将二级钴基复合材料放置于真空热处理炉内，进行预抽真空后开始升温，升温至850℃～980℃后，保温5～15h，再进行冷却后出炉，获得组织精细化处理后的最终钴基复合材料。根据本申请的钴基复合材料的精细组织调控方法，能够有效提高钴基复合材料性能，以适应航空发动机及其它高温环境。境。境。

【技术实现步骤摘要】
钴基复合材料的精细组织调控方法


[0001]本申请属于材料性能增强
，具体涉及一种钴基复合材料的精细组织调控方法。

技术介绍

[0002]随着我国先进航空、航天发动机，燃气轮机的发展，发动机中的耐磨部件迫切地需要具有高耐磨性、高热稳定性、以及高耐腐蚀性的新材料。因此，钴基高温合金以其优异的热强性能、耐蚀性能以及耐磨性能，越来越广泛地应用在一些工况恶劣的环境中，如航空航天工业、石油天然气工业、核工业等高温、腐蚀、磨损的条件下。传统的钴基合金中含有镍、铬、钨和少量的钼、铌、钽、钛、镧、铁等合金元素，是由γ
‑
Co基体和分布于基体中的少量碳化物组成。碳化物主要有MC﹑M
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C6和M6C型碳化物等。基于钴基合金中的强化机理，继而发展出在合金中加入更多的碳化物增强材料来提高合金的耐磨性能的钴基复合材料。
[0003]但是，随着先进航空技术对耐磨材料的要求越来越高，现有钴基合金性能已经不能满足其的使用要求。
[0004]因此，如何提供一种能够有效提高钴基复合材料性能，以适应航空发动机及其它高温环境的钴基复合材料的精细组织调控方法成为本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现思路

[0005]因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种钴基复合材料的精细组织调控方法，能够有效提高钴基复合材料性能，以适应航空发动机及其它高温环境。
[0006]为了解决上述问题，本申请提供一种钴基复合材料的精细组织调控方法，包括如下步骤：
[0007]步骤(一)：固溶处理：在初级钴基复合材料进行固溶处理，获得二级钴基复合材料；
[0008]步骤(二)：组织精细化处理：将二级钴基复合材料放置于真空热处理炉内，进行预抽真空后开始升温，升温至850℃～980℃后，保温5～15h，再进行冷却后出炉，获得组织精细化处理后的最终钴基复合材料。
[0009]优选地，预抽真空后，真空热处理炉内的真空度不高于0.01Pa；
[0010]和/或，对二级钴基复合材料进行精细化处理后，钴基复合材料中重新析出的M6C型碳化物；优选地，析出的M6C碳化物分布在相界处；
[0011]和/或，最终钴基复合材料用于传动轴。
[0012]优选地，冷却方法包括向真空热处理炉中通入氩气进行冷却。
[0013]优选地，氩气包括0.1～0.5MPa的氩气；和/或，冷却后真空热处理炉内的温度在90℃以下。
[0014]优选地，初级钴基复合材料包括如下重量百分比的原料：80
‑
97％预钴基复合材料和3
‑
20％碳化物。
[0015]优选地，预钴基复合材料包括如下重量百分比的原料：Cr18～34％；W 9～28％；V 0～6％；Ni 0～10％；Fe 0～10％；C 0.2～2％以及余量的Co。
[0016]优选地，固溶处理包括如下步骤：将初级钴基复合材料放置于真空热处理炉内，预抽真空后开始升温，升温至1100℃～1250℃后，保温4～12h，再进行冷却后出炉。
[0017]优选地，固溶处理步骤中，预抽真空后，真空热处理炉内的真空度不高于0.01Pa。
[0018]优选地，固溶处理步骤中，冷却方法包括向真空热处理炉中通入氩气进行冷却。
[0019]优选地，固溶处理步骤中，氩气包括0.1～0.5MPa的氩气；和/或，冷却后真空热处理炉内的温度在90℃以下。
[0020]本申请提供的钴基复合材料的精细组织调控方法，本申请在不改变整体化学成分基础上，通过调整合金中内生碳化物和外加增强材料的形貌和尺寸，以及不同相的含量配比，提高合金耐高温、耐腐蚀、耐磨损的性能，实现合金高强度、高硬度的特点，能够有效提高钴基复合材料性能，以适应航空发动机及其它高温环境，且本申请方法可有效提高合金性能，同时具有流程短、能耗低、操作简单，便于控制的优点。
附图说明
[0021]图1钴基复合材料组织调控前的微观组织；
[0022]图2高温固溶调控后钴基复合材料微观组织；
[0023]图3精细组织调控后钴基复合材料微观组织；
[0024]图4实施例1中钴基复合材料经过精细组织调控后的微观组织；
[0025]图5实施例2中钴基复合材料精细组织调控后微观组织；
[0026]图6实施例3中钴基复合材料精细组织调控后微观组织；
[0027]图7实施例4中钴基复合材料精细组织调控后微观组织。
具体实施方式
[0028]结合参见图1所示，本申请公开了一种钴基复合材料的精细组织调控方法，包括如下步骤：
[0029]步骤(一)：固溶处理：在初级钴基复合材料进行固溶处理，获得二级钴基复合材料；
[0030]步骤(二)：组织精细化处理：将二级钴基复合材料放置于真空热处理炉内，进行预抽真空后开始升温，升温至850℃～980℃后，保温5～15h，再进行冷却后出炉，获得组织精细化处理后的最终钴基复合材料。在升温之前，进行预抽真空，使得炉内达到一定真空度，可以有效避免材料氧化，在组织精细化处理的整个过程需要一直抽真空。
[0031]本申请通过步骤(一)中的固溶处理得到组织更致密，成分更均匀的钴基复合材料即二级钴基复合材料；经过步骤(二)中的精细化处理得到具有弥散析出的细小增强材料的钴基复合材料即最终钴基复合材料。本申请钴基复合材料的精细组织调控方法可调整合金中内生碳化物和外加增强材料的形貌和尺寸，以及不同相的含量配比，提高合金耐高温、耐腐蚀、耐磨损的性能，实现合金高强度、高硬度的特点，同时具有流程短、能耗低、易操作的优点。本申请方法获得的最终钴基复合材料主要适用于航空发动机及其它高温环境中的钴基复合材料耐磨部件。本申请获得的最终钴基复合材料，可以用于耐磨传动轴用，其具有高
耐磨性，主要适用于航空发动机及其它高温环境中的钴基复合材料耐磨部件的精细组织调控，满足钴基复合材料提高使用性能的要求。采用本申请方法获得的最终钴基复合材料为耐磨钴基复合材料；本申请方法，在不改变工件形状和整体化学成分基础上，通过调控工件内部的显微组织结构，实现材料性能提高。
[0032]优选地，预抽真空后，真空热处理炉内的真空度不高于0.01Pa；
[0033]和/或，对二级钴基复合材料进行精细化处理后，钴基复合材料中重新析出的M6C型碳化物；优选地，析出的M6C碳化物分布在相界处；
[0034]和/或，最终钴基复合材料用于传动轴。
[0035]优选地，冷却方法包括向真空热处理炉中通入氩气进行冷却。
[0036]优选地，氩气包括0.1～0.5MPa的氩气；和/或，冷却后真空热处理炉内的温度在90℃以下。
[0037]优选地，初级钴基复合材料包括如下重量百分比的原料：80
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97％预钴基复合材料和3
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20％碳化物。初级钴基复合材料由预钴基复合材料和碳化物烧结而成。
[0038]优选地，预钴基复合材料括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钴基复合材料的精细组织调控方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(一)：固溶处理：对初级钴基复合材料进行固溶处理，获得二级钴基复合材料；步骤(二)：组织精细化处理：将所述二级钴基复合材料放置于真空热处理炉内，进行预抽真空后开始升温，升温至850℃～980℃后，保温5～15h，再进行冷却后出炉，获得组织精细化处理后的最终钴基复合材料。2.根据权利要求1中所述的钴基复合材料的精细组织调控方法，其特征在于，所述预抽真空后，所述真空热处理炉内的真空度不高于0.01Pa；和/或，所述对所述二级钴基复合材料进行精细化处理后，所述钴基复合材料中重新析出M6C型碳化物；优选地，析出的M6C碳化物分布在相界处；和/或，所述最终钴基复合材料用于传动轴。3.根据权利要求1中所述的钴基复合材料的精细组织调控方法，其特征在于，所述冷却方法包括向所述真空热处理炉中通入氩气进行冷却。4.根据权利要求3中所述的钴基复合材料的精细组织调控方法，其特征在于，所述氩气包括0.1～0.5MPa的氩气；和/或，冷却后所述真空热处理炉内的温度在90℃以下。5.根据权利要求1中所述的钴基复合材料的精细组织调控方法，其特征在于，所述初级钴基复合材料包括如下重量百分比的原料：8...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙元，张洪宇，周亦胄，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：