CN101724761A - 一种铸造用镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法 - Google Patents
一种铸造用镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种铸造用镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法，其特征在于：首先将镍粉、三氧化二钇粉以及钨粉进行机械球磨，混合均匀后进行成型，然后在还原性气氛下进行烧结，即可制备出镍钨基三氧化二钇中间合金。本发明工艺过程较为简单、成本低、技术效果好；具有巨大的经济价值和社会价值。
Description
技术领域
本发明涉及高温合金材料制备技术，特别提供了铸造用一种铸造用镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法。
背景技术
高温合金是目前军用和民用航空发动机以及燃气轮机高温零部件不可替代的关键结构材料，特别是涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘和燃烧室等部件，是一个国家航空航天领域的基础，在先进的航空发动机中高温合金所占比重高达60％，高温合金的水平在一定程度上反映了一个国家的国防力量和工业水平。
高温合金的传统强化机理主要有固溶强化、沉淀强化、晶界强化和生产工艺强化等。在强化工艺中中，氧化物弥散强化是一类与传统高温合金完全不同的高温合金，这一类合金的主要生产方法是采用机械合金化方法制备，通过机械合金化方法把惰性的氧化物质点加入到合金粉末中，最后通过烧结的方式制备高温合金。目前最新的氧化物弥散强化合金的高温持久强度已超过当今认为最优秀的镍基铸造高温合金，在美国、英国、法国、德国和日本等国家已经可以批量生产。因此，这一类合金的具有非常好的发展前景，但是也存在一定的不足之处，如工艺过程复杂、生产成本高、设备昂贵、产品单一等。
相对来说，铸造高温合金具有工艺简单、成本低、设备相对简单、可生产各种复杂形状的高温合金铸件。可是，在采用铸造方式生产氧化物弥散高温合金还存在许多困难，特别是在铸造用氧化物中间合金方面还有许多问题难以解决，如何制备三氧化二钇中间合金是急需解决的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺过程简单、成本低、技术效果好的镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法。
本发明提供了一种铸造用镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法，其特征在于：
所述镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法是：首先将镍粉、三氧化二钇粉以及钨粉进行机械球磨，混合均匀后进行成型，然后在还原性气氛下进行烧结，(烧结结束后冷却到室温，)即可制备出镍-钨-三氧化二钇中间合金。
所述镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法，其特征在于：
镍粉、三氧化二钇粉、钨粉这三者的质量比例关系具体为：(5～10)∶(1～20)∶(70～94)。
所述镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法，其特征在于：
镍粉、三氧化二钇粉以及钨粉混合均匀后成型的具体方法是：模压成型或等静压成型；
成型后烧结的要求是：在1470℃～1600℃的还原性气氛下进行等温烧结，并保温1～3小时，利用镍钨合金良好的烧结特性，制备出镍-钨-三氧化二钇中间合金。
所述镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法中，烧结时使用的还原性保护性气氛采用如下两种中的一种：其一为高纯度氢气；其二采用高纯度氢气与高纯度氮气的混合气体，氢气与氮气的比例为1∶1～1∶5；
还原性气体的流量可控制在5～50ml/min.cm2；
所述镍-钨-三氧化二钇中间合金制备方法中，烧结时所使用的设备是以下两者之一：连续式气氛保护管式炉；间歇式气氛保护管式炉。
所述镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法中，所使用的用作原料的镍粉、三氧化二钇粉、钨粉为微米级别的粉末；对这三种粉末进行混合的具体要求为：采用机械球磨方式，球磨时间为1～60小时，混合介质采用丙酮或正乙烷。
本发明可以用于氧化物弥散强化镍基合金的制备，具体可以采用铸造方法：首先将镍基合金所需其它原料熔化，然后向液态合金中加入平均密度相对较大的镍-钨-三氧化二钇中间合金，待中间合金充分熔融到液态合金中后，可制得氧化物弥散强化的镍基合金。
本发明所提供的镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法具有工艺过程简单、成本低、技术效果明显好于现有技术的氧化物弥散强化制备镍基合金的特点；其具有巨大的经济价值和社会价值。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为Ni-W-5％Y2O3中间合金制成品外观；
图2为Ni-W-5％Y2O3中间合金微观组织；
图3为Ni-W-10％Y2O3中间合金微观组织。
具体实施方式
实施例1
首先采用机械球磨方式对微米级别镍粉(质量比9.5％)、三氧化二钇粉(质量比5％)、钨粉(质量比85.5％)进行均匀混合；混合介质采用丙酮或正乙烷，球磨时间为2小时；然后用模压成型方式进行成型，成型后将素坯进行烧结；烧结炉采用连续式气氛保护管式炉，气氛采用高纯度氢气，还原性气体的流量可控制在30ml/min.cm2；等温烧结温度为1500℃，保温时间为2小时；等温烧结保温烧结结束后，随炉保温冷却到室温，取出即可。所得的中间合金见图1，微观组织结构见图2。
实施例2
首先采用机械球磨方式对微米级别镍粉(质量比9％)、三氧化二钇粉(质量比10％)、钨粉(质量比81％)进行均匀混合；混合介质采用丙酮或正乙烷，球磨时间为3小时；然后用模压成型方式进行成型，成型后将素坯进行烧结；烧结炉采用连续式气氛保护管式炉，采用高纯度氢气与高纯度氮气的混合气体，氢气与氮气的比例为1∶2之间，还原性气体的流量可控制在20ml/min.cm2；等温烧结温度为1500℃，保温时间为1小时；等温烧结保温烧结结束后，随炉保温冷却到室温，取出即可。所得的中间合金微观组织结构见图3。
实施例3
首先采用机械球磨方式对微米级别镍粉(质量比9.2％)、三氧化二钇粉(质量比8％)、钨粉(质量比82.8％)进行均匀混合；混合介质采用丙酮或正乙烷，球磨时间为3小时；冷等静压成型，成型后将素坯进行烧结；烧结炉采用连续式气氛保护管式炉，气氛采用高纯度氢气，还原性气体的流量可控制在20ml/min.cm2；等温烧结温度为1510℃，保温时间为2小时；等温烧结保温烧结结束后，随炉保温冷却到室温，取出即可。
Claims (8)
1.一种铸造用镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法，其特征在于：首先将镍粉、三氧化二钇粉以及钨粉混合均匀后进行成型，然后在还原性气氛下进行烧结，即可制备出镍-钨-三氧化二钇中间合金。
2.按照权利要求1所述镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法，其特征在于：
所述镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法中，镍粉、三氧化二钇粉、钨粉这三者的质量比例关系具体为：(5～10)∶(1～20)∶(70～94)。
3.按照权利要求1或2所述镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法，其特征在于：
所述镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法中，将镍粉、三氧化二钇粉以及钨粉三者的混合物进行成型的具体方法是：模压成型方式或等静压成型方式；
对成型后进行烧结的要求是：在1470℃～1600℃的还原性气氛下进行等温烧结，并保温1～3小时。
4.按照权利要求3所述镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法，其特征在于：
所述镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法中，烧结过程中还应满足以下要求：
烧结时使用的还原性保护性气氛采用如下两种中的一种：其一为高纯度氢气；其二采用高纯度氢气与高纯度氮气的混合气体，氢气与氮气的比例为1∶1～1∶5；
还原性气体的流量可控制在5～50ml/min·cm2。
5.按照权利要求4所述镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法，其特征在于：所述镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法中，烧结时所使用的设备是以下两者之一：连续式气氛保护管式炉；间歇式气氛保护管式炉。
6.按照权利1或2所述镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法，其特征在于：
所述镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法中，所使用的用作原料的镍粉、三氧化二钇粉、钨粉为微米级别的粉末；
对这三种粉末进行混合的具体要求为：采用机械球磨方式，球磨时间为1～60小时，混合介质采用丙酮或正乙烷。
7.按照权利3所述镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法，其特征在于：
所述镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法中，所使用的用作原料的镍粉、三氧化二钇粉、钨粉为微米级别的粉末；
对这三种粉末进行混合的具体要求为：采用机械球磨方式，球磨时间为1～60小时，混合介质采用丙酮或正乙烷。
8.按照权利4所述镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法，其特征在于：
所述镍-钨-三氧化二钇中间合金的制备方法中，所使用的用作原料的镍粉、三氧化二钇粉、钨粉为微米级别的粉末；
对这三种粉末进行混合的具体要求为：采用机械球磨方式，球磨时间为1～60小时，混合介质采用丙酮或正乙烷。
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