CN105200258A - 一种烧结镍合金材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烧结镍合金材料的制备方法，所述合金的各组分质量百分含量包括：Cu？7-10％、Si？2-3％、Mn？1-2％、Ag？0.3-0.4％、Mg？0.4-0.5％、Nb0.01-0.02％、Y？0.02-0.03％、Co？0.01-0.03％、Mo？0.01-0.02％、Fe？0.03-0.04％，余量为镍及不可避免的非金属夹杂，相应制备方法采用放电等离子烧结技术，源于多点并发的焦耳热效应的迅速升温，可引发多种固相原子的加快传输机制，从而显著加速了粉末的晶化过程并提高了粉末的致密化速率。

Description

一种烧结镍合金材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种烧结镍合金材料的制备方法，属于镍基合金制造领域。
背景技术
亚纳米材料及亚纳米技术自出现至今一直是国内外材料科学与工程领域的研究和开发热点。纳米材料具有高密度晶界的独特结构特征使之与传统的粗晶块体材料相比表现出显著的性能优势。
镍合金因具有优越的机械性能、高的热稳定性和良好的耐蚀性而被广泛应用于精密机床、测量仪表、磁性轴承和多种永磁电机等设备中，尤其在国防和军工等领域更是占居重要地位。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工艺流程短、可靠性强的烧结镍合金材料的制备方法。
本发明所提供的烧结镍合金材料的制备方法，所述合金的各组分质量百分含量包括：Cu7-10％、Si2-3％、Mn1-2％、Ag0.3-0.4％、Mg0.4-0.5％、Nb0.01-0.02％、Y0.02-0.03％、Co0.01-0.03％、、Mo0.01-0.02％、Fe0.03-0.04％，余量为镍及不可避免的非金属夹杂，
所述方法包括以下步骤：
(1)按照镍合金各组分元素准备原料，在中频真空感应熔炼制备镍合金铸锭，将合金铸锭进行5次重熔处理；
(2)将重熔处理后的镍合金铸锭破碎、研磨成300μm的粉末颗粒，再将粉末颗粒按球料质量比8∶1装入球磨罐中，球磨30小时得到更细的合金粉末；
(3)将合金粉末在氩气保护下装入硬质合金模具并冷压成型，送入放电等离子烧结设备中进行烧结致密化，烧结工艺参数为：烧结温度为900℃，升温速率为12℃/min，烧结压力为600MPa，达到终态烧结温度保温2小时，进行降温，当温度达到250℃时，保温6小时，而后冷却到室温，得到烧结镍合金材料。
所述的烧结镍合金材料的制备方法，化学成分重量百分比为：Cu8-9％。
所述的烧结镍合金材料的制备方法，化学成分重量百分比为：Cu8.5％。
所述的烧结镍合金材料的制备方法，化学成分重量百分比为：Si2.5％。
所述的烧结镍合金材料的制备方法，化学成分重量百分比为：Mn1.5％。
所述的烧结镍合金材料的制备方法，化学成分重量百分比为：Ag0.35％。
所述的烧结镍合金材料的制备方法，化学成分重量百分比为：Mg0.45％。
所述的烧结镍合金材料的制备方法，化学成分重量百分比为：Nb0.015％。
所述的烧结镍合金材料的制备方法，化学成分重量百分比为：Y0.025％。
所述的烧结镍合金材料的制备方法，化学成分重量百分比为：Co0.02％。
所述的烧结镍合金材料的制备方法，化学成分重量百分比为：Mo0.015％。
所述的烧结镍合金材料的制备方法，化学成分重量百分比为：Fe0.035％。
与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：
本发明采用放电等离子烧结技术，源于多点并发的焦耳热效应的迅速升温，可引发多种固相原子的加快传输机制，从而显著加速了粉末的晶化过程并提高了粉末的致密化速率；同时，几百兆帕高的烧结压力一方面加速烧结致密化过程，降低烧结温度和缩短烧结时间，另一方面，升温的同时施加高的压力可抑制原子的长程扩散，从而有效地控制晶粒和致密化的过程中晶粒粗化现象。
具体实施方式
实施例1：
所设计烧结镍合金材料的制备方法，所述合金的各组分质量百分含量包括：Cu7％、Si2％、Mn1％、Ag0.3％、Mg0.4％、Nb0.01％、Y0.02％、Co0.01％、、Mo0.01％、Fe0.03％，余量为镍及不可避免的非金属夹杂，
所述方法包括以下步骤：
(1)按照镍合金各组分元素准备原料，在中频真空感应熔炼制备镍合金铸锭，将合金铸锭进行5次重熔处理；
(2)将重熔处理后的镍合金铸锭破碎、研磨成300μm的粉末颗粒，再将粉末颗粒按球料质量比8∶1装入球磨罐中，球磨30小时得到更细的合金粉末；
(3)将合金粉末在氩气保护下装入硬质合金模具并冷压成型，送入放电等离子烧结设备中进行烧结致密化，烧结工艺参数为：烧结温度为900℃，升温速率为12℃/min，烧结压力为600MPa，达到终态烧结温度保温2小时，进行降温，当温度达到250℃时，保温6小时，而后冷却到室温，得到烧结镍合金材料。
实施例2：
所设计烧结镍合金材料的制备方法，所述合金的各组分质量百分含量包括：Cu10％、Si3％、Mn2％、Ag0.4％、Mg0.5％、Nb0.02％、Y0.03％、Co0.03％、、Mo0.02％、Fe0.04％，余量为镍及不可避免的非金属夹杂，
所述方法包括以下步骤：
(1)按照镍合金各组分元素准备原料，在中频真空感应熔炼制备镍合金铸锭，将合金铸锭进行5次重熔处理；
(2)将重熔处理后的镍合金铸锭破碎、研磨成300μm的粉末颗粒，再将粉末颗粒按球料质量比8∶1装入球磨罐中，球磨30小时得到更细的合金粉末；
(3)将合金粉末在氩气保护下装入硬质合金模具并冷压成型，送入放电等离子烧结设备中进行烧结致密化，烧结工艺参数为：烧结温度为900℃，升温速率为12℃/min，烧结压力为600MPa，达到终态烧结温度保温2小时，进行降温，当温度达到250℃时，保温6小时，而后冷却到室温，得到烧结镍合金材料。
实施例3：
所设计烧结镍合金材料的制备方法，所述合金的各组分质量百分含量包括：Cu8％、Si2.5％、Mn1.5％、Ag0.35％、Mg0.45％、Nb0.015％、Y0.025％、Co0.02％、、Mo0.015％、Fe0.035％，余量为镍及不可避免的非金属夹杂，
所述方法包括以下步骤：
(1)按照镍合金各组分元素准备原料，在中频真空感应熔炼制备镍合金铸锭，将合金铸锭进行5次重熔处理；
(2)将重熔处理后的镍合金铸锭破碎、研磨成300μm的粉末颗粒，再将粉末颗粒按球料质量比8∶1装入球磨罐中，球磨30小时得到更细的合金粉末；
(3)将合金粉末在氩气保护下装入硬质合金模具并冷压成型，送入放电等离子烧结设备中进行烧结致密化，烧结工艺参数为：烧结温度为900℃，升温速率为12℃/min，烧结压力为600MPa，达到终态烧结温度保温2小时，进行降温，当温度达到250℃时，保温6小时，而后冷却到室温，得到烧结镍合金材料。
实施例4：
所设计烧结镍合金材料的制备方法，所述合金的各组分质量百分含量包括：Cu9％、Si2.5％、Mn1.5％、Ag0.35％、Mg0.45％、Nb0.015％、Y0.025％、Co0.02％、、Mo0.015％、Fe0.035％，余量为镍及不可避免的非金属夹杂，
所述方法包括以下步骤：
(1)按照镍合金各组分元素准备原料，在中频真空感应熔炼制备镍合金铸锭，将合金铸锭进行5次重熔处理；
(2)将重熔处理后的镍合金铸锭破碎、研磨成300μm的粉末颗粒，再将粉末颗粒按球料质量比8∶1装入球磨罐中，球磨30小时得到更细的合金粉末；
(3)将合金粉末在氩气保护下装入硬质合金模具并冷压成型，送入放电等离子烧结设备中进行烧结致密化，烧结工艺参数为：烧结温度为900℃，升温速率为12℃/min，烧结压力为600MPa，达到终态烧结温度保温2小时，进行降温，当温度达到250℃时，保温6小时，而后冷却到室温，得到烧结镍合金材料。
实施例5：
所设计烧结镍合金材料的制备方法，所述合金的各组分质量百分含量包括：Cu9％、Si3％、Mn1.5％、Ag0.35％、Mg0.45％、Nb0.015％、Y0.025％、Co0.02％、、Mo0.015％、Fe0.035％，余量为镍及不可避免的非金属夹杂，
所述方法包括以下步骤：
(1)按照镍合金各组分元素准备原料，在中频真空感应熔炼制备镍合金铸锭，将合金铸锭进行5次重熔处理；
(2)将重熔处理后的镍合金铸锭破碎、研磨成300μm的粉末颗粒，再将粉末颗粒按球料质量比8∶1装入球磨罐中，球磨30小时得到更细的合金粉末；
(3)将合金粉末在氩气保护下装入硬质合金模具并冷压成型，送入放电等离子烧结设备中进行烧结致密化，烧结工艺参数为：烧结温度为900℃，升温速率为12℃/min，烧结压力为600MPa，达到终态烧结温度保温2小时，进行降温，当温度达到250℃时，保温6小时，而后冷却到室温，得到烧结镍合金材料。
实施例6：
所设计烧结镍合金材料的制备方法，所述合金的各组分质量百分含量包括：Cu9％、Si3％、Mn2％、Ag0.35％、Mg0.45％、Nb0.015％、Y0.025％、Co0.02％、、Mo0.015％、Fe0.035％，余量为镍及不可避免的非金属夹杂，
所述方法包括以下步骤：
(1)按照镍合金各组分元素准备原料，在中频真空感应熔炼制备镍合金铸锭，将合金铸锭进行5次重熔处理；
(2)将重熔处理后的镍合金铸锭破碎、研磨成300μm的粉末颗粒，再将粉末颗粒按球料质量比8∶1装入球磨罐中，球磨30小时得到更细的合金粉末；
(3)将合金粉末在氩气保护下装入硬质合金模具并冷压成型，送入放电等离子烧结设备中进行烧结致密化，烧结工艺参数为：烧结温度为900℃，升温速率为12℃/min，烧结压力为600MPa，达到终态烧结温度保温2小时，进行降温，当温度达到250℃时，保温6小时，而后冷却到室温，得到烧结镍合金材料。

Claims (7)

1.一种烧结镍合金材料的制备方法，其特征在于：所述合金的各组分质量百分含量包括：Cu7-10％、Si2-3％、Mn1-2％、Ag0.3-0.4％、Mg0.4-0.5％、Nb0.01-0.02％、Y0.02-0.03％、Co0.01-0.03％、Mo0.01-0.02％、Fe0.03-0.04％，余量为镍及不可避免的非金属夹杂，
所述方法包括以下步骤：
(1)按照镍合金各组分元素准备原料，在中频真空感应熔炼制备镍合金铸锭，将合金铸锭进行5次重熔处理；
(2)将重熔处理后的镍合金铸锭破碎、研磨成300μm的粉末颗粒，再将粉末颗粒按球料质量比8∶1装入球磨罐中，球磨30小时得到更细的合金粉末；
(3)将合金粉末在氩气保护下装入硬质合金模具并冷压成型，送入放电等离子烧结设备中进行烧结致密化，烧结工艺参数为：烧结温度为900℃，升温速率为12℃/min，烧结压力为600MPa，达到终态烧结温度保温2小时，进行降温，当温度达到250℃时，保温6小时，而后冷却到室温，得到烧结镍合金材料。
2.如权利要求1所述的烧结镍合金材料的制备方法，化学成分重量百分比为：Cu8-9％。
3.如权利要求2所述的烧结镍合金材料的制备方法，化学成分重量百分比为：Cu8.5％。
4.如权利要求1所述的烧结镍合金材料的制备方法，化学成分重量百分比为：Si2.5％。
5.如权利要求1所述的烧结镍合金材料的制备方法，化学成分重量百分比为：Mn1.5％。
6.如权利要求1所述的烧结镍合金材料的制备方法，化学成分重量百分比为：Ag0.35％。
7.如权利要求1所述的烧结镍合金材料的制备方法，化学成分重量百分比为：Mg0.45％。
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