CN110343877B - 一种镍铝铬钽三元近共晶合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种镍铝铬钽三元近共晶合金，其组成按照原子百分比为NiAl‑33Cr‑xTa，其中4.0≤x≤4.5。本发明还公开了该镍铝铬钽三元近共晶合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，按照合金的原子百分比的成分称取原料；步骤2，对步骤1中称取的原料进行预处理；步骤3，对Al和Cr的补偿量进行计算并称量相应原料；步骤4，熔炼，制备镍铝铬钽三元近共晶合金。本发明制备出的镍铝锆钽三元近共晶合金力学性能明显提高，同时提高了韧性和强度。

Description

一种镍铝铬钽三元近共晶合金及其制备方法
技术领域
本发明属于镍铝基共晶合金制备技术领域，涉及一种镍铝铬钽三元近共晶合金，本发明还涉及该镍铝铬钽三元近共晶合金的制备方法。
背景技术
NiAl合金由于晶体结构长程有序以及金属键和共价键共存，因而具有高熔点、低密度、高热导率和优异的抗氧化性能等一系列独特的优异性能，有望取代Ni基高温合金作为航空发动机涡轮叶片材料。但是，NiAl合金的室温韧性差(4～6MPa·m1/2)和高温强度低限制了它的工业应用。为了改善NiAl合金的性能，国内外科研人员通过合金化或者先进的制备方法进行了一系列的研究。
近年来国内外科研人员对NiAl合金做了大量的研究以改善其性能，其中一种方法是通过合金化引入金属相形成NiAl-金属相两相共晶合金(NiAl-Cr,NiAl-Mo,NiAl-Cr(Mo),NiAl-V)，室温断裂韧性得到了明显的提高，最高达到了32.0MPa·m1/2，但高温蠕变强度较低；其次是通过引入Laves相形成NiAl-Laves相两相共晶合金(NiAl-Ta,NiAl-Nb)，高温蠕变强度较高，尤其NiAl-Ta两相共晶的高温蠕变强度与镍基单晶高温合金接近，但室温断裂韧性很低(4.1～5.4MPa·m1/2)，即这两类NiAl基两相共晶合金在韧性和强度上很难达到好的平衡。
发明内容
本发明的目的是提供一种镍铝铬钽三元近共晶合金，解决了现有技术中存在的在NiAl合金中引入金属相或者Laves相不能同时提高韧性和强度的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种镍铝铬钽三元近共晶合金，其组成按照原子百分比为NiAl-33Cr-xTa，其中4.0≤x≤4.5。
本发明的另一目的是，提供该镍铝铬钽三元近共晶合金的制备方法。
本发明的另一技术方案是，一种镍铝铬钽三元近共晶合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按照合金的原子百分比称取原料；
步骤2，对步骤1中称取的原料进行预处理；
步骤3，对Al和Cr的补偿量进行计算并称量相应原料；
步骤4，熔炼，制备镍铝铬钽三元近共晶合金。
本发明的特点还在于，
步骤1具体为，按照NiAl-33Cr-xTa的原子百分比称取Ni块、Al块、Cr片和Ta片，其中4.0≤x≤4.5，Ni、Al等原子比。
所述Ni块纯度为99.9～99.96wt％，Al块纯度为99.9～99.99wt％，Cr片的纯度为99.7～99.9wt％，Ta片的纯度为99.9～99.95wt％。
步骤2具体为，对Ta片、Ni块进行打磨，并对Al块进行酸洗以去掉原材料表面的氧化皮，其中酸洗液按照浓HCl和H2O体积比0.9～1.1:1进行配比。
步骤3具体为，对Al质量补偿2.9～3.1wt％，Cr质量需补偿0.45～0.55wt％。
步骤4具体为：
步骤4.1，初次熔炼，将步骤1和步骤3中称取的待熔炼的金属放入水冷铜坩埚内，将电弧炉工作腔抽真空至6.0×10-3Pa～7.0×10-3Pa，再通入高纯惰性气体作为保护气体，开始熔炼，首先熔炼步骤1和步骤3所述的原料混合物，待混合物全部熔化，开启电磁搅拌，6～9min后，待金属液冷却成固态，得到初次熔炼的合金锭；
步骤4.2，通过机械手将合金锭在坩埚内进行翻转，然后开始再次熔炼，熔化电流为400～450A，待全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需电流为8～12A，保持6～9min后，待金属液冷却成固态，得到合金锭；
步骤4.3，重复步骤4.2三次，最终得到组织成分均匀的镍铝铬钽三元近共晶合金的合金锭。
步骤4.1的具体熔炼参数为，熔化电流为400～450A，搅拌所需的电流为8～12A。
本发明的有益效果是：本发明制备的镍铝铬钽三元近共晶合金，确定了共晶成分的范围。镍铝铬钽三元近共晶合金由NiAl相、α-Cr相和NiAlTa(Laves)组成，其中α-Cr相增加室温韧性的同时也提高一些强度，NiAlTa(Laves)相能够提高合金的强度，因而该三元近共晶合金在韧性和强度上能够达到较好的平衡。。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的NiAl-33Cr-4.5Ta(at％)近共晶合金的扫描电镜图；
图2为本发明实施例1制备的NiAl-33Cr-4.5Ta(at％)近共晶合金的光镜组织图；
图3为本发明实施例2制备的NiAl-33Cr-4.0Ta(at％)近共晶合金的光镜组织图；
图4为本发明对比例1制备的NiAl-28Cr-6.0Ta(at％)合金的光镜组织图；
图5为本发明对比例2制备的NiAl-30.5Cr-6.0Ta(at％)合金的光镜组织图；
图6为本发明对比例3制备的NiAl-33Cr-5.0Ta(at％)合金的光镜组织图；
图7为本发明对比例4制备的NiAl-33Cr-6.0Ta(at％)合金的光镜组织图；
图8为本发明对比例5制备的NiAl-33Cr-8.0Ta(at％)合金的光镜组织图；
图9为本发明对比例6制备的NiAl-35.5Cr-6.0Ta(at％)合金的光镜组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种镍铝铬钽三元近共晶合金，其组成按照原子百分比为NiAl-33Cr-xTa，其中4.0≤x≤4.5。
本发明一种镍铝铬钽三元近共晶合金的制备方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，按照合金的原子百分比的成分称取原料；
具体为，按照NiAl-33Cr-xTa，4.0≤x≤4.5的原子百分比称取Ni块、Al块、Cr片和Ta片；其中Ni、Al等原子比。其中，Ni块纯度为99.9～99.96wt％，Al块纯度为99.9～99.99wt％，Cr片的纯度为99.7～99.9wt％，Ta片的纯度为99.9～99.95wt％。
步骤2，对步骤1中称取的原料进行前处理，具体方法为，对Ta片、Ni块进行打磨，并对Al块进行酸洗以去掉原材料表面的氧化皮，其中酸洗液按照浓HCl和H2O体积比0.9～1.1:1进行配比。
步骤3，考虑熔炼过程中Al和Cr易烧损，对Al和Cr的补偿量进行计算并称量，具体的，对Al质量补偿2.9～3.1wt％，Cr质量需补偿0.45～0.55wt％；
步骤4，熔炼，制备镍铝铬钽三元近共晶合金；具体方法为：
步骤4.1，初次熔炼，将步骤1和步骤3中称取的待熔炼的金属放入水冷铜坩埚内，将电弧炉工作腔抽真空至6.0×10-3Pa～7.0×10-3Pa再通入高纯氩气作为保护气体，开始熔炼，首先熔炼步骤1所述的原料混合物，熔化电流为400～450A，待混合物全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需的电流为8～12A，保持6～9min后，待金属液冷却成固态，得到初次熔炼的合金锭。
步骤4.2，通过机械手将合金锭在坩埚内进行翻转，然后开始再次熔炼，熔化电流为400～450A，待全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需电流为8～12A，保持6～9min后，待金属液冷却成固态，得到合金锭；
步骤4.3，重复步骤4.2三次，最终得到组织成分均匀的镍铝铬钽三元近共晶合金的合金锭。
实施例1
一种镍铝铬钽三元近共晶合金，其组成为NiAl-33Cr-4.5Ta，其中，Ni和Al等原子比，具体通过以下的方法进行制备，
步骤1，按照合金的原子百分比的成分称取原料；
具体为，按照NiAl-33Cr-4.5Ta的原子百分比称取Ni块、Al块、Cr片和Ta片；其中Ni、Al等原子比，其中，Ni块纯度为99.9wt％，Al块纯度为99.9wt％，Cr片的纯度为99.7wt％，Ta片的纯度为99.9wt％。
步骤2，对步骤1中称取的原料进行前处理，具体方法为，对Ta片、Ni块进行打磨，并对Al块进行酸洗以去掉原材料表面的氧化皮，其中酸洗液按照浓HCl和H2O体积比1:1进行配比。
步骤3，考虑熔炼过程中Al和Cr易烧损，对Al和Cr的补偿量进行计算并称量，具体的，对Al质量补偿2.9wt％，Cr质量需补偿0.45wt％；
步骤4，熔炼，制备镍铝铬钽三元近共晶合金；具体方法为：
步骤4.1，初次熔炼，将步骤1和步骤3中称取的待熔炼的金属放入水冷铜坩埚内，将电弧炉工作腔抽真空至7.0×10-3Pa，再通入高纯氩气作为保护气体，开始熔炼，首先熔炼步骤1所述的原料混合物，熔化电流为450A，待混合物全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需的电流为8A，保持8min后，待金属液冷却成固态，得到初次熔炼的合金锭。
步骤4.2，通过机械手将合金锭在坩埚内进行翻转，然后开始再次熔炼，熔化电流为400A，待全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需电流为12A，保持8min后，待金属液冷却成固态，得到合金锭；
步骤4.3，重复步骤4.2三次，最终得到组织成分均匀的镍铝铬钽三元近共晶合金的合金锭。
图1为实施例1制备的NiAl-33Cr-4.5Ta合金的扫描电镜图片，图1(a)显示出该合金存在极少量的初生相，图1(b)可以看出组织呈现共晶胞状结构，图1(c)为(b)图中共晶胞界的放大，可以明显看出NiAl-33Cr-4.5Ta合金组织由交替的三相组成，即由黑色NiAl相、灰色α-Cr相以及白色Laves相组成。
图2为实施例1制备的NiAl-33Cr-4.5Ta合金的光镜组织图，从组织图中可以看到微观组织由黑色初生枝和共晶胞组成，其中初生相的体积分数较小，约3.5％，这说明该成分为近共晶成分点，因此可以判断NiAl-33Cr-4.5Ta合金是近共晶合金。
实施例2
一种镍铝铬钽三元近共晶合金，其组成为NiAl-33Cr-4.0Ta，其中，Ni和Al等原子比；具体通过以下的方法进行制备，
步骤1，按照合金的原子百分比的成分称取原料；
具体为，按照NiAl-33Cr-4.0Ta的原子百分比称取Ni块、Al块、Cr片和Ta片；其中Ni、Al等原子比，其中Ni块纯度为99.93wt％，Al块纯度为99.96wt％，Cr片的纯度为99.8wt％，Ta片的纯度为99.93wt％。
步骤2，对步骤1中称取的原料进行前处理，具体方法为，对Ta片、Ni块进行打磨，并对Al块进行酸洗以去掉原材料表面的氧化皮，其中酸洗液按照浓HCl和H2O体积比0.9:1进行配比。
步骤3，考虑熔炼过程中Al和Cr易烧损，对Al和Cr的补偿量进行计算并称量，具体的，对Al质量补偿2.9wt％，Cr质量需补偿0.50wt％；
步骤4，熔炼，制备镍铝铬钽三元近共晶合金；具体方法为：
步骤4.1，初次熔炼，将步骤1和步骤3中称取的待熔炼的金属放入水冷铜坩埚内，将电弧炉工作腔抽真空至6.8×10-3Pa，再通入高纯氩气作为保护气体，开始熔炼，首先熔炼步骤1所述的原料混合物，熔化电流为400A，待混合物全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需的电流为12A，保持9min后，待金属液冷却成固态，得到初次熔炼的合金锭。
步骤4.2，通过机械手将合金锭在坩埚内进行翻转，然后开始再次熔炼，熔化电流为400A，待全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需电流为12A，保持8min后，待金属液冷却成固态，得到合金锭；
步骤4.3，重复步骤4.2三次，最终得到组织成分均匀的镍铝铬钽三元近共晶合金的合金锭。
图3为实施例2制备的NiAl-33Cr-4.0Ta合金的光镜组织图，从组织图中可以看到微观组织由黑色初生枝和共晶胞组成，其中初生相的体积分数较小，约9.7％，小于10％，这说明该成分仍在共晶成分点附近，因此可以判断NiAl-33Cr-4.0Ta合金是近共晶合金。
实施例3
一种镍铝铬钽三元近共晶合金，其组成为NiAl-33Cr-4.2Ta，其中，Ni和Al等原子比；具体通过以下的方法进行制备，
步骤1，按照合金的原子百分比的成分称取原料；
具体为，按照NiAl-33Cr-4.2Ta的原子百分比称取Ni块、Al块、Cr片和Ta片；其中Ni、Al等原子比，其中Ni块纯度为99.96wt％，Al块纯度为99.99wt％，Cr片的纯度为99.9wt％，Ta片的纯度为99.95wt％。
步骤2，对步骤1中称取的原料进行前处理，具体方法为，对Ta片、Ni块进行打磨，并对Al块进行酸洗以去掉原材料表面的氧化皮，其中酸洗液按照浓HCl和H2O体积比0.95:1进行配比。
步骤3，考虑熔炼过程中Al和Cr易烧损，对Al和Cr的补偿量进行计算并称量，具体的，对Al质量补偿3wt％，Cr质量需补偿0.55wt％；
步骤4，熔炼，制备镍铝铬钽三元近共晶合金；具体方法为：
步骤4.1，初次熔炼，将步骤1和步骤3中称取的待熔炼的金属放入水冷铜坩埚内，将电弧炉工作腔抽真空至6.0×10-3Pa，再通入高纯氩气作为保护气体，开始熔炼，首先熔炼步骤1所述的原料混合物，熔化电流为420A，待混合物全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需的电流为10A，保持7min后，待金属液冷却成固态，得到初次熔炼的合金锭。
步骤4.2，通过机械手将合金锭在坩埚内进行翻转，然后开始再次熔炼，熔化电流为420A，待全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需电流为10A，保持8min后，待金属液冷却成固态，得到合金锭；
步骤4.3，重复步骤4.2三次，最终得到组织成分均匀的镍铝铬钽三元近共晶合金的合金锭。
对比例1
一种镍铝铬钽三元合金，其组成为NiAl-28Cr-6.0Ta，其中，Ni和Al等原子比；具体通过以下的方法进行制备，
步骤1，按照合金的原子百分比的成分称取原料；
具体为，按照NiAl-28Cr-6.0Ta的原子百分比称取Ni块、Al块、Cr片和Ta片；其中Ni、Al等原子比，其中，Ni块纯度为99.9wt％，Al块纯度为99.9wt％，Cr片的纯度为99.7wt％，Ta片的纯度为99.9wt％。
步骤2，对步骤1中称取的原料进行前处理，具体方法为，对Ta片、Ni块进行打磨，并对Al块进行酸洗以去掉原材料表面的氧化皮，其中酸洗液按照浓HCl和H2O体积比0.9:1进行配比。
步骤3，考虑熔炼过程中Al和Cr易烧损，对Al和Cr的补偿量进行计算并称量，具体的，对Al质量补偿3.0wt％，Cr质量需补偿0.45wt％；
步骤4，熔炼，制备镍铝铬钽三元近共晶合金；具体方法为：
步骤4.1，初次熔炼，将步骤1和步骤3中称取的待熔炼的金属放入水冷铜坩埚内，将电弧炉工作腔抽真空至7.0×10-3Pa，再通入高纯氩气作为保护气体，开始熔炼，首先熔炼步骤1所述的原料混合物，熔化电流为400A，待混合物全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需的电流为12A，保持8min后，待金属液冷却成固态，得到初次熔炼的合金锭。
步骤4.2，通过机械手将合金锭在坩埚内进行翻转，然后开始再次熔炼，熔化电流为420A，待全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需电流为10A，保持8min后，待金属液冷却成固态，得到合金锭；
步骤4.3，重复步骤4.2三次，最终得到组织成分均匀的镍铝铬钽三元近共晶合金的合金锭。
图4为对比例1制备的NiAl-28Cr-6.0Ta合金的光镜组织图，从组织图中可以看到微观组织由初生枝和共晶胞组成，其中初生枝的体积分数较大，约17.25％，这说明该成分较大程度偏离了共晶成分点，因此可以判断NiAl-28Cr-6.0Ta合金是非共晶合金。
对比例2
一种镍铝铬钽三元合金，其组成为NiAl-30.5Cr-6.0Ta，其中，Ni和Al等原子比；具体通过以下的方法进行制备，
步骤1，按照合金的原子百分比的成分称取原料；
具体为，按照NiAl-30.5Cr-6.0Ta的原子百分比称取Ni块、Al块、Cr片和Ta片；其中Ni、Al等原子比，其中，Ni块纯度为99.91wt％，Al块纯度为99.91wt％，Cr片的纯度为99.7wt％，Ta片的纯度为99.91wt％。
步骤2，对步骤1中称取的原料进行前处理，具体方法为，对Ta片、Ni块进行打磨，并对Al块进行酸洗以去掉原材料表面的氧化皮，其中酸洗液按照浓HCl和H2O体积比1.1:1进行配比。
步骤3，考虑熔炼过程中Al和Cr易烧损，对Al和Cr的补偿量进行计算并称量，具体的，对Al质量补偿3.0wt％，Cr质量需补偿0.5wt％；
步骤4，熔炼，制备镍铝铬钽三元近共晶合金；具体方法为：
步骤4.1，初次熔炼，将步骤1和步骤3中称取的待熔炼的金属放入水冷铜坩埚内，将电弧炉工作腔抽真空至7.0×10-3Pa，再通入高纯氩气作为保护气体，开始熔炼，首先熔炼步骤1所述的原料混合物，熔化电流为450A，待混合物全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需的电流为8A，保持7min后，待金属液冷却成固态，得到初次熔炼的合金锭。
步骤4.2，通过机械手将合金锭在坩埚内进行翻转，然后开始再次熔炼，熔化电流为400A，待全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需电流为12A，保持9min后，待金属液冷却成固态，得到合金锭；
步骤4.3，重复步骤4.2三次，最终得到组织成分均匀的镍铝铬钽三元近共晶合金的合金锭。
图5为对比例2制备的NiAl-30.5Cr-6.0Ta合金的光镜组织图，从组织图中可以看到微观组织由初生枝和共晶胞组成，其中初生枝的体积分数较大，约25.0％，这说明该成分较大程度偏离了共晶成分点，因此可以判断NiAl-30.5Cr-6.0Ta合金是非共晶合金。
对比例3
一种镍铝铬钽三元合金，其组成为NiAl-33Cr-5.0Ta，其中，Ni和Al等原子比；具体通过以下的方法进行制备，
步骤1，按照合金的原子百分比的成分称取原料；
具体为，按照NiAl-33Cr-5.0Ta的原子百分比称取Ni块、Al块、Cr片和Ta片；其中Ni、Al等原子比，其中，Ni块纯度为99.92wt％，Al块纯度为99.93wt％，Cr片的纯度为99.8wt％，Ta片的纯度为99.92wt％。
步骤2，对Ni块和Ta片进行打磨，并对Al块进行酸洗以去掉原材料表面的氧化皮。其中酸洗液按照浓HCl和H2O体积比1:1进行配比。
步骤3,考虑熔炼过程中Al和Cr易烧损，需对Al质量补偿3.0wt％，Cr质量需补偿0.55％。
步骤4,熔炼，制备共晶合金；具体方法为：
步骤4.1,初次熔炼，将待熔炼的金属放入水冷铜坩埚内，将电弧炉工作腔抽真空至6.6×10-3Pa，再通入高纯氩气作为保护气体，开始熔炼，首先熔炼步骤1所述的原料混合物，熔化电流为430A，待混合物全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需电流为10A，保持7min，待金属液冷却成固态，得到合金锭。
步骤4.2，通过机械手将合金锭在坩埚内翻转，然后开始再次熔炼，熔化电流为440A，待全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需电流为9A，保持8min后，待金属液冷却成固态，得到合金锭。
步骤4.3，重复步骤4.2三次，最终得到组织成分均匀的合金锭。
图6为对比例3制备的NiAl-33Cr-5.0Ta合金的光镜组织图，从组织图中可以看到微观组织由初生枝和共晶胞组成，其中初生枝的体积分数较大，约13.0％，大于10％，这说明该成分较大程度偏离了共晶成分点，因此可以判断NiAl-33Cr-5.0Ta合金是非共晶合金。
对比例4
一种镍铝铬钽三元合金，其组成为NiAl-33Cr-6.0Ta，其中，Ni和Al等原子比；具体通过以下的方法进行制备，
步骤1，按照合金的原子百分比的成分称取原料；
具体为，按照NiAl-33Cr-6.0Ta的原子百分比称取Ni块、Al块、Cr片和Ta片；其中Ni、Al等原子比，其中，Ni块纯度为99.94wt％，Al块纯度为99.97wt％，Cr片的纯度为99.8wt％，Ta片的纯度为99.93wt％。
步骤2，对Ni块和Ta片进行打磨，并对Al块进行酸洗以去掉原材料表面的氧化皮。其中酸洗液按照浓HCl和H2O体积比1:1进行配比。
步骤3,考虑熔炼过程中Al和Cr易烧损，需对Al质量补偿3.1wt％，Cr质量需补偿0.55％。
步骤4,熔炼，制备共晶合金；具体方法为：
步骤4.1,初次熔炼，将待熔炼的金属放入水冷铜坩埚内，将电弧炉工作腔抽真空至6.8×10-3Pa，再通入高纯氩气作为保护气体，开始熔炼，首先熔炼步骤1所述的原料混合物，熔化电流为400A,待混合物全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需电流为12A，保持8min，待金属液冷却成固态，得到合金锭。
步骤4.2，通过机械手将合金锭在坩埚内翻转，然后开始再次熔炼，熔化电流为410A，待全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需电流为11A，保持7min后，待金属液冷却成固态，得到合金锭。
步骤4.3，重复步骤4.2三次，最终得到组织成分均匀的合金锭。
图7为对比例4制备的NiAl-33Cr-6.0Ta合金的光镜组织图，从组织图中可以看到微观组织由初生枝和共晶胞组成，其中初生枝的体积分数较大，约20.95％，这说明该成分较大程度偏离了共晶成分点，因此可以判断NiAl-33Cr-6.0Ta合金是非共晶合金。
对比例5
一种镍铝铬钽三元合金，其组成为NiAl-33Cr-8.0Ta，其中，Ni和Al等原子比；具体通过以下的方法进行制备，
步骤1，按照合金的原子百分比的成分称取原料；
具体为，按照NiAl-33Cr-8.0Ta的原子百分比称取Ni块、Al块、Cr片和Ta片；其中Ni、Al等原子比，其中，Ni块纯度为99.95wt％，Al块纯度为99.98wt％，Cr片的纯度为99.9wt％，Ta片的纯度为99.94wt％。
步骤2，对Ni块和Ta片进行打磨，并对Al块进行酸洗以去掉原材料表面的氧化皮。其中酸洗液按照浓HCl和H2O体积比1.1:1进行配比。
步骤3,考虑熔炼过程中Al和Cr易烧损，需对Al质量补偿3.0wt％，Cr质量需补偿0.50％。
步骤4,熔炼，制备共晶合金；具体方法为：
步骤4.1,初次熔炼，将待熔炼的金属放入水冷铜坩埚内，将电弧炉工作腔抽真空至6.9×10-3Pa，再通入高纯氩气作为保护气体，开始熔炼，首先熔炼步骤1所述的原料混合物，熔化电流为420A,待混合物全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需电流为10A，保持9min，待金属液冷却成固态，得到合金锭。
步骤4.2，通过机械手将合金锭在坩埚内翻转，然后开始再次熔炼，熔化电流为450A，待全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需电流为8A，保持7min后，待金属液冷却成固态，得到合金锭。
步骤4.3，重复步骤4.2三次，最终得到组织成分均匀的合金锭。
图8为对比例5制备的NiAl-33Cr-8.0Ta合金的光镜组织图，从组织图中可以看到微观组织由初生枝和共晶胞组成，其中初生枝的体积分数较大，约46.78％，这说明该成分较大程度偏离了共晶成分点，因此可以判断NiAl-33Cr-8.0Ta合金是非共晶合金。
对比例6
一种镍铝铬钽三元合金，其组成为NiAl-35.5Cr-6.0Ta，其中，Ni和Al等原子比；具体通过以下的方法进行制备，
步骤1，按照合金的原子百分比的成分称取原料；
具体为，按照NiAl-35.5Cr-6.0Ta的原子百分比称取Ni块、Al块、Cr片和Ta片；其中Ni、Al等原子比，其中，Ni块纯度为99.96wt％，Al块纯度为99.99wt％，Cr片的纯度为99.9wt％，Ta片的纯度为99.95wt％。
步骤2，对Ni块和Ta片进行打磨，并对Al块进行酸洗以去掉原材料表面的氧化皮。其中酸洗液按照浓HCl和H2O体积比1.1:1进行配比。
步骤3,考虑熔炼过程中Al和Cr易烧损，需对Al质量补偿2.9wt％，Cr质量需补偿0.55％。
步骤4,熔炼，制备共晶合金；具体方法为：
步骤4.1,初次熔炼，将待熔炼的金属放入水冷铜坩埚内，将电弧炉工作腔抽真空至7.0×10-3Pa，再通入高纯氩气作为保护气体，开始熔炼，首先熔炼步骤1所述的原料混合物，熔化电流为450A,待混合物全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需电流为8A，保持9min，待金属液冷却成固态，得到合金锭。
步骤4.2，通过机械手将合金锭在坩埚内翻转，然后开始再次熔炼，熔化电流为400A，待全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需电流为12A，保持9min后，待金属液冷却成固态，得到合金锭。
步骤4.3，重复步骤4.2三次，最终得到组织成分均匀的合金锭。
图9为对比例6制备的NiAl-35.5Cr-6.0Ta合金的光镜组织图，从组织图中可以看到微观组织由初生枝和共晶胞组成，其中初生枝的体积分数较大，约28.4％，这说明该成分较大程度偏离了共晶成分点，因此可以判断NiAl-35.5Cr-6.0Ta合金是非共晶合金。
利用本发明的方法制备的镍铝铬钽三元近共晶合金，其中共晶组织由NiAl相、α-Cr相和Laves相组成，其中金属相α-Cr能够提高韧性，Laves相能够提高强度，进而可以实现韧性和强度的同时提高。因此，本发明制备的镍铝铬钽三元近共晶合金将具有较好的力学性能。

Claims (6)

1.一种镍铝铬钽三元近共晶合金的制备方法，其特征在于，该镍铝铬钽三元近共晶合金组成按照原子百分比为NiAl-33Cr-xTa，其中4.0≤x≤4.5；
具体按照以下步骤实施：
步骤1，按照合金的原子百分比称取原料；
步骤2，对步骤1中称取的原料进行预处理；
步骤3，对Al和Cr的补偿量进行计算并称量相应原料；
步骤4，熔炼，制备镍铝铬钽三元近共晶合金；
步骤1具体为，按照NiAl-33Cr-xTa的原子百分比称取Ni块、Al块、Cr片和Ta片，其中4.0≤x≤4.5，Ni、Al等原子比。
2.根据权利要求1所述的镍铝铬钽三元近共晶合金的制备方法，其特征在于，所述Ni块纯度为99.9～99.96wt％，Al块纯度为99.9～99.99wt％，Cr片的纯度为99.7～99.9wt％，Ta片的纯度为99.9～99.95wt％。
3.根据权利要求1所述的镍铝铬钽三元近共晶合金的制备方法，其特征在于，所述步骤2具体为，对Ta片、Ni块进行打磨，并对Al块进行酸洗以去掉原材料表面的氧化皮，其中酸洗液按照浓HCl和H2O体积比0.9～1.1:1进行配比。
4.根据权利要求1所述的镍铝铬钽三元近共晶合金的制备方法，其特征在于，所述步骤3具体为，对Al质量补偿2.9～3.1wt％，Cr质量需补偿0.45～0.55wt％。
5.根据权利要求1所述的镍铝铬钽三元近共晶合金的制备方法，其特征在于，所述步骤4具体为：
步骤4.1，初次熔炼，将步骤1和步骤3中称取的待熔炼的金属放入水冷铜坩埚内，将电弧炉工作腔抽真空至6.0×10-3Pa～7.0×10-3Pa，再通入高纯惰性气体作为保护气体，开始熔炼，首先熔炼步骤1和步骤3所述的原料混合物，待混合物全部熔化，开启电磁搅拌，6～9min后，待金属液冷却成固态，得到初次熔炼的合金锭；
步骤4.2，通过机械手将合金锭在坩埚内进行翻转，然后开始再次熔炼，熔化电流为400～450A，待全部熔化，开启电磁搅拌，搅拌所需电流为8～12A，保持6～9min后，待金属液冷却成固态，得到合金锭；
步骤4.3，重复步骤4.2三次，最终得到组织成分均匀的镍铝铬钽三元近共晶合金的合金锭。
6.根据权利要求5所述的镍铝铬钽三元近共晶合金的制备方法，其特征在于，所述步骤4.1的具体熔炼参数为，熔化电流为400～450A，搅拌所需的电流为8～12A。
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