CN109518021A - 一种高强度铁钴镍合金的制备方法 - Google Patents

一种高强度铁钴镍合金的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109518021A
CN109518021A CN201811354506.7A CN201811354506A CN109518021A CN 109518021 A CN109518021 A CN 109518021A CN 201811354506 A CN201811354506 A CN 201811354506A CN 109518021 A CN109518021 A CN 109518021A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nickel alloy
preparation
powder
iron cobalt
cobalt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811354506.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109518021B (zh
Inventor
常永勤
李明洋
郭远航
李吴铭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN201811354506.7A priority Critical patent/CN109518021B/zh
Publication of CN109518021A publication Critical patent/CN109518021A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109518021B publication Critical patent/CN109518021B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0433—Nickel- or cobalt-based alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C33/00—Making ferrous alloys
    • C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
    • C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
    • C22C33/0285—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with Cr, Co, or Ni having a minimum content higher than 5%
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/10—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt
    • C22C38/105—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing cobalt containing Co and Ni

Abstract

一种高强度铁钴镍合金的制备方法，涉及高强度合金材料制备领域。本发明首先按照一定质量比称取一定铁粉、钴粉、镍粉，随后将以上粉末混合并在惰性气体保护下进行球磨，实现合金化，然后再将合金化粉末通过放电等离子烧结或热等静压烧结进行烧结成型，对烧结后的样品进行热轧或热挤压，最后通过热处理去除应力并均匀化组织，最终得到高强度铁钴镍合金。本发明制备的铁钴镍合金组织均匀，晶粒平均粒径在300nm左右，强度超过700Mpa，优于熔炼方法制备的铁钴镍合金。

Description

一种高强度铁钴镍合金的制备方法
技术领域
本发明属于铁钴镍合金材料制备领域，特别涉及一种高强度铁钴镍合金的制备方法。
背景技术
铁钴镍三元合金是一种重要的过渡金属合金，具有优异的磁学性能和物理、化学性质，如饱和磁化强度搞、热膨胀系数低、耐蚀性好和表面光亮度高[湛菁,晏心,黎昌俊,等.铁钴镍三元合金的制备研究进展[J].金属材料与冶金工程,2010,38(2):49-53.]，但是其强度较低，很大程度上限制了它的应用[佚名.低温热膨胀性好、强度高的铁—钴—镍合金[J].金属材料与冶金工程,1999(6):45.]。铁钴镍合金一般采用传统的熔炼方法制备，获得的合金组织粗大，力学性能较差，在某些领域难以达到使用要求。因此，提高铁钴镍合金的强度成为一个急需解决的难题。
机械合金化是制备金属材料的一种常用方法，制备的合金组织均匀，无成分偏析，同时能够显著降低晶粒大小，提高合金的机械性能。与传统的熔炼方法相比，机械合金化制备的合金往往具有更加优异的性能，但因其产量小、制备成本较高等问题，目前尚未有采用机械合金化方法制备高强度铁钴镍合金的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种高强度铁钴镍合金的制备方法，采用机械合金化的方法，使获得的铁钴镍合金组织均匀，晶粒细小，强度能够达到700MPa以上。
一种高强度铁钴镍合金的制备方法，具体包括以下步骤：
1.按一定质量比称取相应质量的铁、钴、镍金属粉，然后添加适量过程控制剂，随后进行一定时间的球磨。
2.将球磨后的合金粉在氢气还原炉中进行高温还原。
3.采用SPS烧结或热等静压烧结技术对得到的铁钴镍合金粉末进行烧结成型。
4.通过热挤压或热轧等热加工手段使复合材料进一步致密化，得到界面结合良好、全致密的铁钴镍合金。
5.将热加工后的合金进行热处理，去除应力并均匀化组织。
其中，步骤1中所述铁、钴、镍三种元素的含量均在三种粉体总质量的30-50wt％之间，过程控制剂为3-10wt％的正庚烷或0.8-2wt％的硬脂酸。
其中，步骤1中所述球磨参数为球料比10:1-20:1，球磨机转速为300-450rpm，球磨时间为48-72h。
其中，步骤2中所述高温还原的温度为600-900℃，还原时间为1-4h。
其中，步骤3中所述SPS烧结温度为950-1150℃，压强为40-60MPa，保温时间为5-8min；热等静压烧结温度为1000-1300℃，气氛为氩气，充气压力为80-120MPa，保温时间为2-4h。
其中，步骤4中所述热加工是在不锈钢包套将样品包覆的条件下进行的，热加工温度为750-1050℃。
其中，步骤5中所述热处理是在惰性气体保护下进行的，热处理温度为900-1050℃，退火时间为6-48h。
本发明的优点在于：
1.实现了机械合金化方法制备高强度铁钴镍合金。
2.本方法制备的高强度铁钴镍合金致密度高无明显孔洞，晶粒大小均匀且细小平均粒径在300nm左右，无成分偏析。
3.本方法制备的铁钴镍合金具有很高的强度，达到700MPa以上，接近熔炼方法制备的同种类和金强度的两倍。
附图说明
图1是实施例1中样品的TEM图。
具体实施方式
实施例1
1.称取54g铁粉、58.8g钴粉、58.2g镍粉，随后将粉混合添加9g正庚烷进行球磨。球磨参数设置为球料比12:1，球磨机转速300rpm，球磨时间为60h，球磨在高纯氩气氛围下进行。
2.将球磨后的合金粉末放入高温氢气还原炉中在800℃下还原2h，还原后的粉末快速进行真空封装。
3.将还原后的粉末进行SPS烧结，烧结温度为1100℃，压强为50MPa，保温时间为6min
4.用不锈钢包套将烧结样品包覆住，将样品加热到900℃开始热轧，终轧温度为750℃，轧制变形量为80％。
5.将热轧后的合金在高纯氩气保护下在950℃热处理12h，随后空冷至室温得到最终产品。其TEM组织形貌,见图1，说明制备的铁钴镍合金组织均匀，晶粒平均粒径在300nm左右。
经测试，其产品的抗拉强度为742Mpa。
实施例2
1.称取60g铁粉、55.5g钴粉、55.5g镍粉，随后将粉混合添加15g正庚烷进行球磨。球磨参数设置为球料比10:1，球磨机转速350rpm，球磨时间为72h，球磨在高纯氩气氛围下进行。
2.将球磨后的合金粉末放入高温氢气还原炉中在700℃下还原2.5h，还原后的粉末快速进行真空封装。
3.将还原后的粉末进行SPS烧结，烧结温度为1000℃，压强为60MPa，保温时间为8min
4.用不锈钢包套将烧结样品包覆住，将样品加热到1000℃开始热轧，终轧温度为750℃，轧制变形量为70％。
5.将热轧后的合金在高纯氩气保护下在900℃热处理24h，随后空冷至室温得到最终产品。
经测试，其产品的抗拉强度为709Mpa。
实施例3
1.称取60g铁粉、52.3g钴粉、59g镍粉，随后将粉混合添加1.8g硬脂酸进行球磨。球磨参数设置为球料比15:1，球磨机转速350rpm，球磨时间为48h，球磨在高纯氩气氛围下进行。
2.将球磨后的合金粉末放入高温氢气还原炉中在900℃下还原1.5h，还原后的粉末快速进行真空封装。
3.将还原后的粉末进行热等静压烧结，烧结温度为1200℃，压强为100MPa，时间为3h。
4.用不锈钢包套将烧结样品包覆住，将样品加热到900℃开始热轧，终轧温度为750℃，轧制变形量为80％。
5.将热轧后的合金在高纯氩气保护下在1050℃热处理18h，随后空冷至室温得到最终产品。
经测试，其产品的抗拉强度为718Mpa。

Claims (7)

1.一种高强度铁钴镍合金的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)按一定原子比称取相应质量的铁、钴、镍金属粉，然后添加少量过程控制剂，随后进行一定时间的球磨；
2)将球磨后的合金粉在氢气还原炉中进行高温还原；
3)采用SPS烧结或热等静压烧结技术对得到的铁钴镍合金粉末进行烧结成型；
4)通过热挤压或热轧热加工手段使复合材料进一步致密化，得到铁钴镍合金；
5)将热加工后的合金进行热处理，去除应力并均匀化组织。
2.如权利要求1所述的高强度铁钴镍合金的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述铁、钴、镍三种元素的含量均在三种粉体总质量的30-50wt％之间，过程控制剂为3-10wt％的正庚烷或0.8-2wt％的硬脂酸。
3.如权利要求1所述的高强度铁钴镍合金的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述球磨参数为球料比10:1-20:1，球磨机转速为300-450rpm，球磨时间为48-72h。
4.如权利要求1所述的高强度铁钴镍合金的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述高温还原的温度为600-900℃，还原时间为1-4h。
5.如权利要求1所述的高强度铁钴镍合金的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述SPS烧结温度为950-1150℃，压强为40-60MPa，保温时间为5-8min；热等静压烧结温度为1000-1300℃，气氛为氩气，充气压力为80-120MPa，保温时间为2-4h。
6.如权利要求1所述的高强度铁钴镍合金的制备方法，其特征在于，步骤4)中所述热加工是在不锈钢包套将样品包覆的条件下进行的，热加工温度为750-1050℃。
7.如权利要求1所述的高强度铁钴镍合金的制备方法，其特征在于，步骤5)中所述热处理是在惰性气体保护下进行的，热处理温度为900-1050℃，退火时间为6-48h。
CN201811354506.7A 2018-11-14 2018-11-14 一种高强度铁钴镍合金的制备方法 Active CN109518021B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811354506.7A CN109518021B (zh) 2018-11-14 2018-11-14 一种高强度铁钴镍合金的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811354506.7A CN109518021B (zh) 2018-11-14 2018-11-14 一种高强度铁钴镍合金的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109518021A true CN109518021A (zh) 2019-03-26
CN109518021B CN109518021B (zh) 2020-12-22

Family

ID=65777778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811354506.7A Active CN109518021B (zh) 2018-11-14 2018-11-14 一种高强度铁钴镍合金的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109518021B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112658221A (zh) * 2020-12-04 2021-04-16 西安交通大学 一种高熵合金的连续铸造方法
CN113540409A (zh) * 2021-07-15 2021-10-22 四川启睿克科技有限公司 一种可调控的无锂负极及其制备方法
CN113732285A (zh) * 2021-11-05 2021-12-03 西安赛隆金属材料有限责任公司 一种铁镍钴基粉末合金及提高其延伸率的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4936525B1 (zh) * 1969-11-04 1974-10-01
JPH01138088A (ja) * 1987-11-24 1989-05-30 Yamaha Corp アルミナセラミック用封着合金
CN104345060A (zh) * 2013-08-05 2015-02-11 荆门市格林美新材料有限公司 铁钴镍三元合金粉末中铁、钴、镍含量的测定方法
CN107034408A (zh) * 2017-05-02 2017-08-11 北京理工大学 一种高强韧性匹配的晶粒尺寸双峰分布的高熵合金及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4936525B1 (zh) * 1969-11-04 1974-10-01
JPH01138088A (ja) * 1987-11-24 1989-05-30 Yamaha Corp アルミナセラミック用封着合金
CN104345060A (zh) * 2013-08-05 2015-02-11 荆门市格林美新材料有限公司 铁钴镍三元合金粉末中铁、钴、镍含量的测定方法
CN107034408A (zh) * 2017-05-02 2017-08-11 北京理工大学 一种高强韧性匹配的晶粒尺寸双峰分布的高熵合金及其制备方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112658221A (zh) * 2020-12-04 2021-04-16 西安交通大学 一种高熵合金的连续铸造方法
CN113540409A (zh) * 2021-07-15 2021-10-22 四川启睿克科技有限公司 一种可调控的无锂负极及其制备方法
CN113732285A (zh) * 2021-11-05 2021-12-03 西安赛隆金属材料有限责任公司 一种铁镍钴基粉末合金及提高其延伸率的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109518021B (zh) 2020-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107829007B (zh) 一种高熵合金和粉末冶金法制备高熵合金块体的方法
CN108421985B (zh) 一种制备氧化物弥散强化中熵合金的方法
WO2022041693A1 (zh) 一种TiC强化CoCrNi中熵合金复合材料及其制备方法
CN108103381A (zh) 一种高强度FeCoNiCrMn高熵合金及其制备方法
CN109371307A (zh) 一种以高熵合金粉末为粘结剂的wc基硬质合金的制备方法
CN104004942B (zh) 一种TiC颗粒增强镍基复合材料及其制备方法
CN110373561B (zh) 一种粉末锻造制备高致密度细晶钛合金的方法
CN109518021A (zh) 一种高强度铁钴镍合金的制备方法
CN108913928A (zh) 一种制备氧化物弥散强化铜复合材料的方法
CN104630639A (zh) 一种纳米氮化钇弥散强化铁基合金及制备方法
CN105063394B (zh) 一种钛或钛合金材料的制备方法
CN111206174A (zh) 一种具有磁性的超细晶高强度高熵合金及其制备方法
CN110629218A (zh) 一种高熵合金细晶粒原位增材制造方法
US9676030B2 (en) Industrial method for producing dispersion-strengthened iron-based materials at low cost and in large-scale
CN115198162B (zh) 高强韧异质多相“核壳”组织结构中熵合金及其制备方法
CN115044794B (zh) 一种具有优异性能的Cu-(Y2O3-HfO2)合金及其制备方法
CN111560564A (zh) 一种资源节约型高氮双相不锈钢及其近净成形方法
Ishijima et al. Microstructure and bend ductility of W-0.3 mass% TiC alloys fabricated by advanced powder-metallurgical processing
CN111822708B (zh) 一种粉末冶金Ti-W金属-金属异质结构复合材料的制备方法
CN110983152B (zh) 一种Fe-Mn-Si-Cr-Ni基形状记忆合金及其制备方法
CN108179293A (zh) 一种钛基复合材料及其制备方法
CN115354204B (zh) 晶粒双峰分布协同氧化物弥散强韧化高熵合金及其制备
CN105671345A (zh) 一种微米级Ti-Nb-Ta-Zr合金丝的制备方法
Yan et al. Microstructure and mechanical properties of Co-containing Ti-48Al alloys prepared from irregular pre-alloyed powder
CN111151762A (zh) 一种低成本细粒度低氧钛及钛合金粉末的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant