CN109338163A - 钴基高温合金粉末 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钴基高温合金粉末，按重量份数计，包括以下化学成分：钴50～70重量份；铬12～15重量份；硅5～7重量份；钨1～3重量份。本发明的钴基高温合金粉末，通过对其化学成分进行优化，在微观程度上改进钴基高温合金的内部结构，其具有优异的强度、韧性、硬度和耐磨性。
Description
技术领域
本发明涉及一种合金粉末，特别是涉及一种钴基高温合金粉末。
背景技术
钴基高温合金具有优异的抗热腐蚀、抗氧化和抗热疲劳等性能，广泛用于航空航天发动机、地面燃气轮机及其他在恶劣环境服役的关键设备中，由于钴合金材料不含有毒元素，具有良好的抗氧化性、耐腐蚀性和可加工性目前在口腔医学牙齿材料方面也有一些尝试，目前对于钴基合金材料，其高温强度和承温能力不足,从而阻碍了其在高温条件下的应用。而口腔牙齿材料要求合金要有高的强度、良好的韧性、高的耐磨性；同时要求合金有很好的组织稳定性；同时在口腔中使用，要求合金要有很好的抗氧化性、耐腐蚀性。但是，目前钛合金牙齿材料的使用寿命一般为15年，而大多数患者的要求为终生使用，因此钛合金抗菌牙齿材料需要更高的强度、良好的韧性和硬度，从而能达更高的疲劳寿命和耐磨性，同时要求新型的合金牙齿材料具有一定的抗菌性，而目前的钴基合金达不到上述要求。
发明内容
针对上述不足之处，本发明的目的在于开发一款钴基高温合金粉末，所述钴基高温粉末同时具有优异的高温强度、耐磨性、硬度和韧性。
本发明的技术方案概述如下：
一种钴基高温合金粉末，其中，按重量份数计，包括以下化学成分：
优选的是，所述的钴基高温合金粉末，其中，还包括3～5重量份的钛。
优选的是，所述的钴基高温合金粉末，其中，还包括0.5～2重量份的碳。
优选的是，所述的钴基高温合金粉末，其中，还包括0.1～0.5重量份的钯。
优选的是，所述的钴基高温合金粉末，其中，还包括0.5～1重量份的银。
优选的是，所述的钴基高温合金粉末，其中，还包括2～4重量份的锆。
优选的是，所述的钴基高温合金粉末，其中，还包括0.5～1重量份的钼。
优选的是，所述的钴基高温合金粉末，其中，还包括0.2～0.5重量份的钐。
优选的是，所述的钴基高温合金粉末，其中，还包括0.3～0.6重量份的硼。
优选的是，所述的钴基高温合金粉末，其中，还包括0.5～1重量份的铌。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的钴基高温合金粉末，通过对其化学成分进行优化，在微观程度上改进钴基高温合金的内部结构，其具有优异的强度、韧性、硬度和耐磨性。
(2)本发明以钴作为主体，通过加入铬提高铬合金的耐腐蚀性和耐氧化性能，作为牙齿材料可起保护作用；通过加入硅提高钴合金的延展性和韧性，从而能达到更高的疲劳寿命；通过加入钨提高高温硬度；通过加入可以有效地形成氧化钛保护膜，提高合金的高温抗氧化性能、耐腐蚀性能和可加工性能；通过加入碳，提高合金的致密化程度；钯具有自发构成的钝化氧化物层，预防腐蚀；通过加入银进一步提高其耐腐蚀性能，并改善其耐菌性能；通过加入锆提高硬度，从而能达到更高的耐磨性；通过加入钼提高韧性和硬度，从而能达到更高的疲劳寿命和耐磨性；通过加入钐改变蠕变提高疲劳性能，延长其使用时间；通过加入硼改善钴合金的晶粒度、组织均匀性能和组织稳定性；通过加入铌提高钴合金的生物相容性和抗拉强度。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本案提出一种钴基高温合金粉末，按重量份数计，包括以下化学成分：
钴作为主体，其具有杰出的生物相容性，具有高硬度、高抗拉强度、机械加工性能；通过加入铬提高铬合金的耐腐蚀性和耐氧化性能，作为牙齿材料可起保护作用；通过加入硅提高钴合金的延展性和韧性，从而能达到更高的疲劳寿命；通过加入钨提高高温硬度。
作为本案又一实施例，其中，还包括3～5重量份的钛。通过加入可以有效地形成氧化钛保护膜，提高合金的高温抗氧化性能、耐腐蚀性能和可加工性能。
作为本案又一实施例，其中，还包括0.5～2重量份的碳。碳在烧结过程中能够起到还原合金中氧化物的作用，净化晶界，提高合金的致密化程度。
作为本案又一实施例，其中，还包括0.1～0.5重量份的钯。钯具有自发构成的钝化氧化物层，预防腐蚀。
作为本案又一实施例，其中，还包括0.5～1重量份的银。通过加入银进一步提高其耐腐蚀性能，并改善其耐菌性能。
作为本案又一实施例，其中，还包括2～4重量份的锆。通过加入锆提高硬度，从而能达到更高的耐磨性。
作为本案又一实施例，其中，还包括0.5～1重量份的钼。通过加入钼提高韧性和硬度，从而能达到更高的疲劳寿命和耐磨性。
作为本案又一实施例，其中，还包括0.2～0.5重量份的钐。通过加入钐改变蠕变提高疲劳性能，延长其使用时间。
作为本案又一实施例，其中，还包括0.3～0.6重量份的硼。通过加入硼改善钴合金的晶粒度、组织均匀性能和组织稳定性。
作为本案又一实施例，其中，还包括0.5～1重量份的铌。通过加入铌提高钴合金的生物相容性和抗拉强度。
下面列出具体的实施例和对比例：
实施例1：
一种钴基高温合金粉末，按重量份数计，包括以下化学成分：
钴基高温合金粉末的制备方法：按上述重量份数称取钴粉、铬粉、硅粉、钛粉和碳粉混合均匀，将上述混合粉末置于石墨容器中，在非氧化性气氛下，以1℃/min的升温速度加热至550℃，保温8小时以上，然后自然冷却，获得中间化合物混合物；将混合物碾磨、破碎、过200目筛，获得粒度为80μm以下的中间化合物混合物粉末；将中间化合物混合物粉末与钨、钯、银、锆、钼、钐、硼、铌粉湿磨48小时，获得湿磨混合料；混合均匀的原料进行喷雾干燥制成混合料，并把混合料压制成压坯；然后将压坯在1450℃温度下进行真空固相烧结；烧结后的产品从最终烧结温度、以5℃/min的冷却速度冷却到800℃，然后保温10小时进行时效处理；时效处理后的产品缓慢冷却至室温，得到高温合金。
实施例2：
一种钴基高温合金粉末，按重量份数计，包括以下化学成分：
钴基高温合金粉末的制备方法：按上述重量份数称取钴粉、铬粉、硅粉、钛粉和碳粉混合均匀，将上述混合粉末置于石墨容器中，在非氧化性气氛下，以1℃/min的升温速度加热至550℃，保温8小时以上，然后自然冷却，获得中间化合物混合物；将混合物碾磨、破碎、过200目筛，获得粒度为80μm以下的中间化合物混合物粉末；将中间化合物混合物粉末与钨、钯、银、锆、钼、钐、硼、铌粉湿磨48小时，获得湿磨混合料；混合均匀的原料进行喷雾干燥制成混合料，并把混合料压制成压坯；然后将压坯在1450℃温度下进行真空固相烧结；烧结后的产品从最终烧结温度、以5℃/min的冷却速度冷却到800℃，然后保温10小时进行时效处理；时效处理后的产品缓慢冷却至室温，得到高温合金。
实施例3：
一种钴基高温合金粉末，按重量份数计，包括以下化学成分：
钴基高温合金粉末的制备方法：按上述重量份数称取钴粉、铬粉、硅粉、钛粉和碳粉混合均匀，将上述混合粉末置于石墨容器中，在非氧化性气氛下，以1℃/min的升温速度加热至550℃，保温8小时以上，然后自然冷却，获得中间化合物混合物；将混合物碾磨、破碎、过200目筛，获得粒度为80μm以下的中间化合物混合物粉末；将中间化合物混合物粉末与钨、钯、银、锆、钼、钐、硼、铌粉湿磨48小时，获得湿磨混合料；混合均匀的原料进行喷雾干燥制成混合料，并把混合料压制成压坯；然后将压坯在1450℃温度下进行真空固相烧结；烧结后的产品从最终烧结温度、以5℃/min的冷却速度冷却到800℃，然后保温10小时进行时效处理；时效处理后的产品缓慢冷却至室温，得到高温合金。
对比例1：
一种钴基高温合金粉末，按重量份数计，包括以下化学成分：
钴基高温合金粉末的制备方法：按上述重量份数称取钴粉、铬粉、硅粉和碳粉混合均匀，将上述混合粉末置于石墨容器中，在非氧化性气氛下，以1℃/min的升温速度加热至550℃，保温8小时以上，然后自然冷却，获得中间化合物混合物；将混合物碾磨、破碎、过200目筛，获得粒度为80μm以下的中间化合物混合物粉末；将中间化合物混合物粉末与钨、钯、银、锆、钼、钐、硼、铌粉湿磨48小时，获得湿磨混合料；混合均匀的原料进行喷雾干燥制成混合料，并把混合料压制成压坯；然后将压坯在1450℃温度下进行真空固相烧结；烧结后的产品从最终烧结温度、以5℃/min的冷却速度冷却到800℃，然后保温10小时进行时效处理；时效处理后的产品缓慢冷却至室温，得到高温合金。
对比例2：
一种钴基高温合金粉末，按重量份数计，包括以下化学成分：
钴基高温合金粉末的制备方法：按上述重量份数称取钴粉、铬粉、硅粉、钛粉混合均匀，将上述混合粉末置于石墨容器中，在非氧化性气氛下，以1℃/min的升温速度加热至550℃，保温8小时以上，然后自然冷却，获得中间化合物混合物；将混合物碾磨、破碎、过200目筛，获得粒度为80μm以下的中间化合物混合物粉末；将中间化合物混合物粉末与钨、钯、银、锆、钼、钐、硼、铌粉湿磨48小时，获得湿磨混合料；混合均匀的原料进行喷雾干燥制成混合料，并把混合料压制成压坯；然后将压坯在1450℃温度下进行真空固相烧结；烧结后的产品从最终烧结温度、以5℃/min的冷却速度冷却到800℃，然后保温10小时进行时效处理；时效处理后的产品缓慢冷却至室温，得到高温合金。
对比例3：
一种钴基高温合金粉末，按重量份数计，包括以下化学成分：
钴基高温合金粉末的制备方法：按上述重量份数称取钴粉、铬粉、硅粉、钛粉和碳粉混合均匀，将上述混合粉末置于石墨容器中，在非氧化性气氛下，以1℃/min的升温速度加热至550℃，保温8小时以上，然后自然冷却，获得中间化合物混合物；将混合物碾磨、破碎、过200目筛，获得粒度为80μm以下的中间化合物混合物粉末；将中间化合物混合物粉末与钨、银、锆、钼、钐、硼、铌粉湿磨48小时，获得湿磨混合料；混合均匀的原料进行喷雾干燥制成混合料，并把混合料压制成压坯；然后将压坯在1450℃温度下进行真空固相烧结；烧结后的产品从最终烧结温度、以5℃/min的冷却速度冷却到800℃，然后保温10小时进行时效处理；时效处理后的产品缓慢冷却至室温，得到高温合金。
对比例4：
一种钴基高温合金粉末，按重量份数计，包括以下化学成分：
钴基高温合金粉末的制备方法：按上述重量份数称取钴粉、铬粉、硅粉、钛粉和碳粉混合均匀，将上述混合粉末置于石墨容器中，在非氧化性气氛下，以1℃/min的升温速度加热至550℃，保温8小时以上，然后自然冷却，获得中间化合物混合物；将混合物碾磨、破碎、过200目筛，获得粒度为80μm以下的中间化合物混合物粉末；将中间化合物混合物粉末与钨、钯、锆、钼、钐、硼、铌粉湿磨48小时，获得湿磨混合料；混合均匀的原料进行喷雾干燥制成混合料，并把混合料压制成压坯；然后将压坯在1450℃温度下进行真空固相烧结；烧结后的产品从最终烧结温度、以5℃/min的冷却速度冷却到800℃，然后保温10小时进行时效处理；时效处理后的产品缓慢冷却至室温，得到高温合金。
对比例5：
一种钴基高温合金粉末，按重量份数计，包括以下化学成分：
钴基高温合金粉末的制备方法：按上述重量份数称取钴粉、铬粉、硅粉、钛粉和碳粉混合均匀，将上述混合粉末置于石墨容器中，在非氧化性气氛下，以1℃/min的升温速度加热至550℃，保温8小时以上，然后自然冷却，获得中间化合物混合物；将混合物碾磨、破碎、过200目筛，获得粒度为80μm以下的中间化合物混合物粉末；将中间化合物混合物粉末与钨、钯、银、锆、钐、硼、铌粉湿磨48小时，获得湿磨混合料；混合均匀的原料进行喷雾干燥制成混合料，并把混合料压制成压坯；然后将压坯在1450℃温度下进行真空固相烧结；烧结后的产品从最终烧结温度、以5℃/min的冷却速度冷却到800℃，然后保温10小时进行时效处理；时效处理后的产品缓慢冷却至室温，得到高温合金。
对比例6：
一种钴基高温合金粉末，按重量份数计，包括以下化学成分：
钴基高温合金粉末的制备方法：按上述重量份数称取钴粉、铬粉、硅粉、钛粉和碳粉混合均匀，将上述混合粉末置于石墨容器中，在非氧化性气氛下，以1℃/min的升温速度加热至550℃，保温8小时以上，然后自然冷却，获得中间化合物混合物；将混合物碾磨、破碎、过200目筛，获得粒度为80μm以下的中间化合物混合物粉末；将中间化合物混合物粉末与钨、钯、银、锆、钼、硼、铌粉湿磨48小时，获得湿磨混合料；混合均匀的原料进行喷雾干燥制成混合料，并把混合料压制成压坯；然后将压坯在1450℃温度下进行真空固相烧结；烧结后的产品从最终烧结温度、以5℃/min的冷却速度冷却到800℃，然后保温10小时进行时效处理；时效处理后的产品缓慢冷却至室温，得到高温合金。
对比例7：
一种钴基高温合金粉末，按重量份数计，包括以下化学成分：
钴基高温合金粉末的制备方法：按上述重量份数称取钴粉、铬粉、硅粉、钛粉和碳粉混合均匀，将上述混合粉末置于石墨容器中，在非氧化性气氛下，以1℃/min的升温速度加热至550℃，保温8小时以上，然后自然冷却，获得中间化合物混合物；将混合物碾磨、破碎、过200目筛，获得粒度为80μm以下的中间化合物混合物粉末；将中间化合物混合物粉末与钨、钯、银、锆、钼、钐、铌粉湿磨48小时，获得湿磨混合料；混合均匀的原料进行喷雾干燥制成混合料，并把混合料压制成压坯；然后将压坯在1450℃温度下进行真空固相烧结；烧结后的产品从最终烧结温度、以5℃/min的冷却速度冷却到800℃，然后保温10小时进行时效处理；时效处理后的产品缓慢冷却至室温，得到高温合金。
对比例8：
一种钴基高温合金粉末，按重量份数计，包括以下化学成分：
钴基高温合金粉末的制备方法：按上述重量份数称取钴粉、铬粉、硅粉、钛粉和碳粉混合均匀，将上述混合粉末置于石墨容器中，在非氧化性气氛下，以1℃/min的升温速度加热至550℃，保温8小时以上，然后自然冷却，获得中间化合物混合物；将混合物碾磨、破碎、过200目筛，获得粒度为80μm以下的中间化合物混合物粉末；将中间化合物混合物粉末与钨、钯、银、锆、钼、钐、硼粉湿磨48小时，获得湿磨混合料；混合均匀的原料进行喷雾干燥制成混合料，并把混合料压制成压坯；然后将压坯在1450℃温度下进行真空固相烧结；烧结后的产品从最终烧结温度、以5℃/min的冷却速度冷却到800℃，然后保温10小时进行时效处理；时效处理后的产品缓慢冷却至室温，得到高温合金。
下面列出实施例和对比例的性能测试结果：
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。
Claims (10)
1.一种钴基高温合金粉末，其特征在于，按重量份数计，包括以下化学成分：
2.根据权利要求1所述的钴基高温合金粉末，其特征在于，还包括3～5重量份的钛。
3.根据权利要求1所述的钴基高温合金粉末，其特征在于，还包括0.5～2重量份的碳。
4.根据权利要求1所述的钴基高温合金粉末，其特征在于，还包括0.1～0.5重量份的钯。
5.根据权利要求1所述的钴基高温合金粉末，其特征在于，还包括0.5～1重量份的银。
6.根据权利要求1所述的钴基高温合金粉末，其特征在于，还包括2～4重量份的锆。
7.根据权利要求1所述的钴基高温合金粉末，其特征在于，还包括0.5～1重量份的钼。
8.根据权利要求1所述的钴基高温合金粉末，其特征在于，还包括0.2～0.5重量份的钐。
9.根据权利要求1所述的钴基高温合金粉末，其特征在于，还包括0.3～0.6重量份的硼。
10.根据权利要求1所述的钴基高温合金粉末，其特征在于，还包括0.5～1重量份的铌。
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