CN111020299A - 一种Co-Al-W-TiO2合金棒材及其制备方法 - Google Patents

一种Co-Al-W-TiO2合金棒材及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111020299A
CN111020299A CN201911289030.8A CN201911289030A CN111020299A CN 111020299 A CN111020299 A CN 111020299A CN 201911289030 A CN201911289030 A CN 201911289030A CN 111020299 A CN111020299 A CN 111020299A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tio
powder
shell
percent
alloy bar
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
CN201911289030.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111020299B (zh
Inventor
樊强博
王党卫
张伟
范信江
雷海涛
李宁
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.)
Xi'an Hangtian Xinyu Electromechanical Equipment Co Ltd
Original Assignee
Xi'an Hangtian Xinyu Electromechanical Equipment Co Ltd
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 Xi'an Hangtian Xinyu Electromechanical Equipment Co Ltd filed Critical Xi'an Hangtian Xinyu Electromechanical Equipment Co Ltd
Priority to CN201911289030.8A priority Critical patent/CN111020299B/zh
Publication of CN111020299A publication Critical patent/CN111020299A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111020299B publication Critical patent/CN111020299B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C22C19/07—Alloys based on nickel or cobalt based on cobalt
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/12—Both compacting and sintering
    • B22F3/14—Both compacting and sintering simultaneously
    • B22F3/15—Hot isostatic pressing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/20—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by extruding
    • 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
    • C22C1/05—Mixtures of metal powder with non-metallic powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/001—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides
    • C22C32/0015—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides with only single oxides as main non-metallic constituents
    • C22C32/0026—Matrix based on Ni, Co, Cr or alloys thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/20—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces by extruding
    • B22F2003/208—Warm or hot extruding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明提供了一种Co‑Al‑W‑TiO2合金棒材及其制备方法，所述Co‑Al‑W‑TiO2合金棒材由以下质量百分比的物质组成：Al 6％～14％，W 6％～10％，TiO2 2％～6％，余量为Co。本发明方法包括以下步骤：(1)按质量百分比称取各原料，然后将所称取的原料在氩气保护下球磨混合均匀，得到混合粉末；(2)压制成型，得到坯料；(3)将坯料装入壳体中，抽真空后密封壳体；(4)热等静压烧结，得到Co‑Al‑W‑TiO2合金烧结体；(5)热挤压，得到Co‑Al‑W‑TiO2合金棒材。本发明合金棒材具有良好的室温塑性和抗拉强度，优异的疲劳强度和高温强度，能够用于下一代航空涡轮发动机中的关键构件。

Description

一种Co-Al-W-TiO2合金棒材及其制备方法
技术领域
本发明属于合金棒材技术领域，具体涉及一种Co-Al-W-TiO2合金棒材及其制备方法。
背景技术
先进航空发动机需要一种超过目前镍基合金使用温度极限的新材料。这种新材料需具有室温和高温强度高、纯度高和氧质量含量低的特点。钴基高温合金由于具有优异的高温抗热腐蚀、抗热疲劳和焊接性能，特别适用于制造加工高温腐蚀环境下工作的部件。若能提高高温强度，改进后的钴基高温合金将成为能够在高温极端环境中服役的新型高温材料。
新型Co-Al-W合金通过γ′-Co3(Al，W)相的强化，其高温流变抗力显著高于传统钴基高温合金，乃至1000℃时接近或超过部分多组元成分复杂的传统镍基高温合金。其高温力学性能显著提高，并且加工性能良好，故用作高温结构材料。虽然通过合金化改性可使钴合金高温力学性能和疲劳强度得到一定程度的改善，但大幅提高其力学性能使其在下一代高推重比发动机上得到应用的前景有限。因此，必须通过陶瓷相弥散强化来克服新型Co-Al-W合金的缺点，发展由陶瓷相增强的多相钴合金，并通过合金化及工艺控制，使陶瓷相微小粒子均匀弥散在钴基体上，从而使其室温力学性能、高温力学性能和疲劳强度得到显著提高，同时合金的室温塑性没有明显降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种Co-Al-W-TiO2合金棒材及其制备方法。该合金棒材室温抗拉强度为860MPa～1020MPa、室温延伸率为13％～20％，经6×106次循环疲劳试验后的疲劳强度为506MPa～422MPa，1200℃抗拉强为315MPa～369MPa，由此证明该Co-Al-W-TiO2合金棒材具有良好的室温塑性和抗拉强度，优异的疲劳强度和高温强度，能够用于下一代航空涡轮发动机中的关键构件。
本发明的实现过程如下：
一种Co-Al-W-TiO2合金棒材，由以下质量百分比的物质组成：Al 6％～14％，W6％～10％，TiO2 2％～6％，余量为Co。
进一步，所述Co-Al-W-TiO2合金棒材，由以下质量百分比的物质组成：Al 7％～13％，W 7％～9％，TiO2 3％～5％，余量为Co。
进一步，所述Co-Al-W-TiO2合金棒材，由以下质量百分比的物质组成：Al 10％，W8％，TiO2 4％，余量为Co。
上述Co-Al-W-TiO2合金棒材的制备方法，包括如下步骤：
(1)按质量百分比称取原料Al粉、W粉、TiO2粉和Co粉，然后将所称取的原料放入球磨机中，在惰性气体保护下球磨混合均匀，得到混合粉末；
(2)采用液压机将(1)得到的混合粉末压制成型，得到坯料；
(3)将(2)中所述坯料装入壳体中，抽真空后密封壳体；
(4)将(3)中密封于壳体内的坯料装入热等静压炉中进行热等静压烧结，然后自然冷却后脱除壳体，得到Co-Al-W-TiO2合金烧结体；
(5)将(4)得到的Co-Al-W-TiO2合金烧结体进行挤压，冷却后进行扒皮处理，得到Co-Al-W-TiO2合金棒材。
进一步，步骤(1)所述Al粉、W粉、TiO2粉和Co粉均为粉状原料，其中Al粉和W粉的粒度均不大于5μm，TiO2粉的粒径不大于3μm，Co粉的粒径不大于10μm。
进一步，步骤(1)所述Al粉、W粉和TiO2粉的质量纯度均不小于99％，所述Co粉的质量纯度不小于99％；所述惰性气体为氩气或氮气；球磨机的转速为200rpm～300rpm，球磨的球料按质量比计为(10～20):1，球磨时间为10h～20h。
进一步，步骤(3)所述壳体为空心圆柱形结构，所述壳体的材质为纯钛。
进一步，步骤(4)所述热等静压烧结过程中，温度为1000℃～1200℃，压力为160MPa～200Mpa，烧结时间为1h～3h。
进一步，步骤(5)所述挤压过程中，挤压温度为800℃～1000℃，挤压比为8～12，所述冷却后进行扒皮处理过程中，扒皮为Co-Al-W-TiO2合金棒材脱离壳体。
本发明的积极效果：
(1)本发明采用球磨机机械合金化钴粉、铝粉、钨粉和TiO2粉，一方面使这些粉末原料混合均匀，另一方面能够使钴粉、铝粉、钨粉三种粉末原料预合金化，这不但降低了烧结温度，更重要的是在烧结过程中有利于钴粉、铝粉和钨粉反应生成γ′-Co3(Al，W)强化相。
(2)本发明针对现有Co-Al-W合金棒材的不足，采用TiO2陶瓷相弥散强化，并通过热等静压+热挤压工艺过程制备Co-Al-W-TiO2合金棒材，使微小的TiO2陶瓷相颗粒均匀弥散分布在钴基体上，从而使Co-Al-W-TiO2合金棒材室温力学性能、高温力学性能和疲劳强度得到显著提高，同时Co-Al-W-TiO2合金棒材室温塑性没有明显降低。
(3)本发明采用热等静压+热挤压工艺过程制备的Co-Al-W-TiO2合金棒材室温抗拉强度为860MPa～1020MPa、室温延伸率为13％～20％，经6×106次循环疲劳试验后的疲劳强度为506MPa～422MPa，1200℃抗拉强为315MPa～369MPa。
附图说明
图1为本发明实施例1Co-Al-W-TiO2合金棒材的微观组织照片。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例Co-Al-W-TiO2合金棒材由以下质量百分比的物质组成：Al 10％，W 8％，TiO2 4％，余量为Co和不可避免的杂质。
本实施例Co-Al-W-TiO2合金棒材的制备方法包括以下步骤：
步骤一、按质量百分比称取各原料，然后将所称取的原料在氩气保护下球磨混合均匀，得到混合粉末；球磨机的转速为200rpm，球磨的球料按质量比计为10:1，球磨时间为20h；所述原料均为粉状原料，即：Al为粒径不大于5μm的Al粉，W为粒径不大于5μm的W粉，TiO2为粒径不大于3μm的TiO2粉，Co为粒径不大于10μm的Co粉，其中Al粉、W粉和TiO2粉的质量纯度均不小于99％，Co粉的质量纯度不小于99％。
步骤二、采用液压机将步骤一中所述混合粉末压制成型，得到坯料；
步骤三、将步骤二中所述坯料装入壳体中，抽真空后密封壳体；所述壳体为空心圆柱形结构，所述壳体的直径为100mm，所述壳体的高度为200mm；所述壳体的材质为纯钛；
步骤四、将步骤三中密封于壳体内的坯料装入热等静压炉中，在温度为1100℃，压力为180MPa的条件下热等静压烧结2h，自然冷却后脱除壳体，得到Co-Al-W-TiO2合金烧结体。
步骤五、将步骤四中所述烧结体在挤压温度为900℃，挤压比为10的条件下进行挤压，冷却后进行扒皮处理，得到Co-Al-W-TiO2合金棒材。
本发明实施例1制备的Co-Al-W-TiO2合金棒材的显微组织如图1所示。从图1可以看出，本实施例制备的Co-Al-W-TiO2合金棒材微观组织微观组织由γ基体相、γ′-Co3(Al，W)相和TiO2陶瓷相组成，材料几乎完全致密，没有观察到空洞、微裂纹等缺陷。这是由于采用热等静压+热挤压工艺过程不但消除了材料制备过程中产生的缺陷，而且在热挤压过程中使细小的TiO2陶瓷颗粒均匀分布Co-Al-W合金基体中，细小的TiO2陶瓷相颗粒对Co-Al-W合金晶粒和晶界产生强烈的强化，因此，极大提高了Co-Al-W-TiO2合金棒材室温力学性能、高温力学性能和疲劳强度。
本实施例制备的Co-Al-W-TiO2合金棒材室温抗拉强度为1020MPa、室温延伸率为20％，经6×106次循环疲劳试验后的疲劳强度为506MPa，1200℃抗拉强为369MPa该Co-Al-W-TiO2合金棒材具有良好的室温塑性和抗拉强度，优异的疲劳强度和高温强度，能够用于下一代航空涡轮发动机中的关键构件。
实施例2
本实施例Co-Al-W-TiO2合金棒材由以下质量百分比的物质组成：Al 6％，W 6％，TiO2，余量为Co和不可避免的杂质。
本实施例Co-Al-W-TiO2合金棒材的制备方法包括以下步骤：
步骤一、按质量百分比称取各原料，然后将所称取的原料在氮气保护下球磨混合均匀，得到混合粉末；球磨机的转速为300rpm，球磨的球料按质量比计为20:1，球磨时间为10h；所述原料均为粉状原料，即：Al为粒径不大于5μm的Al粉，W为粒径不大于5μm的W粉，TiO2为粒径不大于3μm的TiO2粉，Co为粒径不大于10μm的Co粉，其中Al粉、W粉和TiO2粉的质量纯度均不小于99％，Co粉的质量纯度不小于99％。
步骤二、采用液压机将步骤一中所述混合粉末压制成型，得到坯料；
步骤三、将步骤二中所述坯料装入壳体中，抽真空后密封壳体；所述壳体为空心圆柱形结构，所述壳体的直径为100mm，所述壳体的高度为200mm；所述壳体的材质为纯钛；
步骤四、将步骤三中密封于壳体内的坯料装入热等静压炉中，在温度为1100℃，压力为180MPa的条件下热等静压烧结2h，自然冷却后脱除壳体，得到Co-Al-W-TiO2合金烧结体。
步骤五、将步骤四中所述烧结体在挤压温度为900℃，挤压比为10的条件下进行挤压，冷却后进行扒皮处理，得到Co-Al-W-TiO2合金棒材。
本实施例制备的Co-Al-W-TiO2合金棒材室温抗拉强度为860MPa、室温延伸率为13％，经6×106次循环疲劳试验后的疲劳强度为422MPa，1200℃抗拉强为315MPa，该Co-Al-W-TiO2合金棒材具有良好的室温塑性和抗拉强度，优异的疲劳强度和高温强度，能够用于下一代航空涡轮发动机中的关键构件。
实施例3
本实施例Co-Al-W-TiO2合金棒材由以下质量百分比的物质组成：Al 14％，W10％，TiO2 6％，余量为Co和不可避免的杂质。
本实施例Co-Al-W-TiO2合金棒材的制备方法包括以下步骤：
步骤一、按质量百分比称取各原料，然后将所称取的原料在氩气保护下球磨混合均匀，得到混合粉末；球磨机的转速为250rpm，球磨的球料按质量比计为15:1，球磨时间为15h；所述原料均为粉状原料，即：Al为粒径不大于5μm的Al粉，W为粒径不大于5μm的W粉，TiO2为粒径不大于3μm的TiO2粉，Co为粒径不大于10μm的Co粉，其中Al粉、W粉和TiO2粉的质量纯度均不小于99％，Co粉的质量纯度不小于99％。
步骤二、采用液压机将步骤一中所述混合粉末压制成型，得到坯料；
步骤三、将步骤二中所述坯料装入壳体中，抽真空后密封壳体；所述壳体为空心圆柱形结构，所述壳体的直径为100mm，所述壳体的高度为200mm；所述壳体的材质为纯钛；
步骤四、将步骤三中密封于壳体内的坯料装入热等静压炉中，在温度为1100℃，压力为180MPa的条件下热等静压烧结2h，自然冷却后脱除壳体，得到Co-Al-W-TiO2合金烧结体。
步骤五、将步骤四中所述烧结体在挤压温度为900℃，挤压比为10的条件下进行挤压，冷却后进行扒皮处理，得到Co-Al-W-TiO2合金棒材。
本实施例制备的Co-Al-W-TiO2合金棒材室温抗拉强度为920MPa、室温延伸率为15％，经6×106次循环疲劳试验后的疲劳强度为470MPa，1200℃抗拉强为351MPa该Co-Al-W-TiO2合金棒材具有良好的室温塑性和抗拉强度，优异的疲劳强度和高温强度，能够用于下一代航空涡轮发动机中的关键构件。
实施例4
本实施例Co-Al-W-TiO2合金棒材由以下质量百分比的物质组成：Al 7％，W 7％，TiO2 3％，余量为Co和不可避免的杂质。
本实施例Co-Al-W-TiO2合金棒材的制备方法包括以下步骤：
步骤一、按质量百分比称取各原料，然后将所称取的原料在氩气保护下球磨混合均匀，得到混合粉末；球磨机的转速为250rpm，球磨的球料按质量比计为15:1，球磨时间为15h；所述原料均为粉状原料，即：Al为粒径不大于5μm的Al粉，W为粒径不大于5μm的W粉，TiO2为粒径不大于3μm的TiO2粉，Co为粒径不大于10μm的Co粉，其中Al粉、W粉和TiO2粉的质量纯度均不小于99％，Co粉的质量纯度不小于99％。
步骤二、采用液压机将步骤一中所述混合粉末压制成型，得到坯料；
步骤三、将步骤二中所述坯料装入壳体中，抽真空后密封壳体；所述壳体为空心圆柱形结构，所述壳体的直径为100mm，所述壳体的高度为200mm；所述壳体的材质为纯钛；
步骤四、将步骤三中密封于壳体内的坯料装入热等静压炉中，在温度为1100℃，压力为180MPa的条件下热等静压烧结2h，自然冷却后脱除壳体，得到Co-Al-W-TiO2合金烧结体。
步骤五、将步骤四中所述烧结体在挤压温度为900℃，挤压比为10的条件下进行挤压，冷却后进行扒皮处理，得到Co-Al-W-TiO2合金棒材。
本实施例制备的Co-Al-W-TiO2合金棒材室温抗拉强度为890MPa、室温延伸率为16％，经6×106次循环疲劳试验后的疲劳强度为500MPa，1200℃抗拉强为321MPa该Co-Al-W-TiO2合金棒材具有良好的室温塑性和抗拉强度，优异的疲劳强度和高温强度，能够用于下一代航空涡轮发动机中的关键构件。
实施例5
本实施例Co-Al-W-TiO2合金棒材由以下质量百分比的物质组成：Al 13％，W 9％，TiO2 5％，余量为Co和不可避免的杂质。
本实施例Co-Al-W-TiO2合金棒材的制备方法包括以下步骤：
步骤一、按质量百分比称取各原料，然后将所称取的原料在氩气保护下球磨混合均匀，得到混合粉末；球磨机的转速为250rpm，球磨的球料按质量比计为10:1，球磨时间为15h；所述原料均为粉状原料，即：Al为粒径不大于5μm的Al粉，W为粒径不大于5μm的W粉，TiO2为粒径不大于3μm的TiO2粉，Co为粒径不大于10μm的Co粉，其中Al粉、W粉和TiO2粉的质量纯度均不小于99％，Co粉的质量纯度不小于99％。
步骤二、采用液压机将步骤一中所述混合粉末压制成型，得到坯料；
步骤三、将步骤二中所述坯料装入壳体中，抽真空后密封壳体；所述壳体为空心圆柱形结构，所述壳体的直径为100mm，所述壳体的高度为200mm；所述壳体的材质为纯钛；
步骤四、将步骤三中密封于壳体内的坯料装入热等静压炉中，在温度为1100℃，压力为180MPa的条件下热等静压烧结2h，自然冷却后脱除壳体，得到Co-Al-W-TiO2合金烧结体。
步骤五、将步骤四中所述烧结体在挤压温度为900℃，挤压比为10的条件下进行挤压，冷却后进行扒皮处理，得到Co-Al-W-TiO2合金棒材。
本实施例制备的Co-Al-W-TiO2合金棒材室温抗拉强度为990MPa、室温延伸率为17％，经6×106次循环疲劳试验后的疲劳强度为485MPa，1200℃抗拉强为330MPa该Co-Al-W-TiO2合金棒材具有良好的室温塑性和抗拉强度，优异的疲劳强度和高温强度，能够用于下一代航空涡轮发动机中的关键构件。
实施例6
本实施例Co-Al-W-TiO2合金棒材由以下质量百分比的物质组成：Al 10％，W 8％，TiO2 4％，余量为Co和不可避免的杂质。
本实施例Co-Al-W-TiO2合金棒材的制备方法包括以下步骤：
步骤一、按质量百分比称取各原料，然后将所称取的原料在氩气保护下球磨混合均匀，得到混合粉末；球磨机的转速为250rpm，球磨的球料按质量比计为13:1，球磨时间为15h；所述原料均为粉状原料，即：Al为粒径不大于5μm的Al粉，W为粒径不大于5μm的W粉，TiO2为粒径不大于3μm的TiO2粉，Co为粒径不大于10μm的Co粉，其中Al粉、W粉和TiO2粉的质量纯度均不小于99％，Co粉的质量纯度不小于99％。
步骤二、采用液压机将步骤一中所述混合粉末压制成型，得到坯料；
步骤三、将步骤二中所述坯料装入壳体中，抽真空后密封壳体；所述壳体为空心圆柱形结构，所述壳体的直径为100mm，所述壳体的高度为200mm；所述壳体的材质为纯钛；
步骤四、将步骤三中密封于壳体内的坯料装入热等静压炉中，在温度为1000℃，压力为160MPa的条件下热等静压烧结1h，自然冷却后脱除壳体，得到Co-Al-W-TiO2合金烧结体。
步骤五、将步骤四中所述烧结体在挤压温度为800℃，挤压比为8的条件下进行挤压，冷却后进行扒皮处理，得到Co-Al-W-TiO2合金棒材。
本实施例制备的Co-Al-W-TiO2合金棒材室温抗拉强度为900MPa、室温延伸率为16％，经6×106次循环疲劳试验后的疲劳强度为490MPa，1200℃抗拉强为352MPa该Co-Al-W-TiO2合金棒材具有良好的室温塑性和抗拉强度，优异的疲劳强度和高温强度，能够用于下一代航空涡轮发动机中的关键构件。
实施例7
本实施例Co-Al-W-TiO2合金棒材由以下质量百分比的物质组成：Al 10％，W 8％，TiO2 4％，余量为Co和不可避免的杂质。
本实施例Co-Al-W-TiO2合金棒材的制备方法包括以下步骤：
步骤一、按质量百分比称取各原料，然后将所称取的原料在氩气保护下球磨混合均匀，得到混合粉末；球磨机的转速为250rpm，球磨的球料按质量比计为20:1，球磨时间为15h；所述原料均为粉状原料，即：Al为粒径不大于5μm的Al粉，W为粒径不大于5μm的W粉，TiO2为粒径不大于3μm的TiO2粉，Co为粒径不大于10μm的Co粉，其中Al粉、W粉和TiO2粉的质量纯度均不小于99％，Co粉的质量纯度不小于99％。
步骤二、采用液压机将步骤一中所述混合粉末压制成型，得到坯料；
步骤三、将步骤二中所述坯料装入壳体中，抽真空后密封壳体；所述壳体为空心圆柱形结构，所述壳体的直径为100mm，所述壳体的高度为200mm；所述壳体的材质为纯钛；
步骤四、将步骤三中密封于壳体内的坯料装入热等静压炉中，在温度为1200℃，压力为200MPa的条件下热等静压烧结3h，自然冷却后脱除壳体，得到Co-Al-W-TiO2合金烧结体。
步骤五、将步骤四中所述烧结体在挤压温度为1000℃，挤压比为12的条件下进行挤压，冷却后进行扒皮处理，得到Co-Al-W-TiO2合金棒材。
本实施例制备的Co-Al-W-TiO2合金棒材室温抗拉强度为890MPa、室温延伸率为18％，经6×106次循环疲劳试验后的疲劳强度为483MPa，1200℃抗拉强为336MPa该Co-Al-W-TiO2合金棒材具有良好的室温塑性和抗拉强度，优异的疲劳强度和高温强度，能够用于下一代航空涡轮发动机中的关键构件。
实施例8
本实施例Co-Al-W-TiO2合金棒材由以下质量百分比的物质组成：Al 10％，W 8％，TiO2 4％，余量为Co和不可避免的杂质。
本实施例Co-Al-W-TiO2合金棒材的制备方法包括以下步骤：
步骤一、按质量百分比称取各原料，然后将所称取的原料在氩气保护下球磨混合均匀，得到混合粉末；球磨机的转速为250rpm，球磨的球料按质量比计为15:1，球磨时间为15h；所述原料均为粉状原料，即：Al为粒径不大于5μm的Al粉，W为粒径不大于5μm的W粉，TiO2为粒径不大于3μm的TiO2粉，Co为粒径不大于10μm的Co粉，其中Al粉、W粉和TiO2粉的质量纯度均不小于99％，Co粉的质量纯度不小于99％。
步骤二、采用液压机将步骤一中所述混合粉末压制成型，得到坯料；
步骤三、将步骤二中所述坯料装入壳体中，抽真空后密封壳体；所述壳体为空心圆柱形结构，所述壳体的直径为100mm，所述壳体的高度为200mm；所述壳体的材质为纯钛；
步骤四、将步骤三中密封于壳体内的坯料装入热等静压炉中，在温度为1000℃，压力为160MPa的条件下热等静压烧结1h，自然冷却后脱除壳体，得到Co-Al-W-TiO2合金烧结体。
步骤五、将步骤四中所述烧结体在挤压温度为1000℃，挤压比为12的条件下进行挤压，冷却后进行扒皮处理，得到Co-Al-W-TiO2合金棒材。
本实施例制备的Co-Al-W-TiO2合金棒材室温抗拉强度为940MPa、室温延伸率为15％，经6×106次循环疲劳试验后的疲劳强度为490MPa，1200℃抗拉强为360MPa该Co-Al-W-TiO2合金棒材具有良好的室温塑性和抗拉强度，优异的疲劳强度和高温强度，能够用于下一代航空涡轮发动机中的关键构件。
实施例9
本实施例Co-Al-W-TiO2合金棒材由以下质量百分比的物质组成：Al 10％，W 8％，TiO2 4％，余量为Co和不可避免的杂质。
本实施例Co-Al-W-TiO2合金棒材的制备方法包括以下步骤：
步骤一、按质量百分比称取各原料，然后将所称取的原料在氩气保护下球磨混合均匀，得到混合粉末；球磨机的转速为250rpm，球磨的球料按质量比计为15:1，球磨时间为15h；所述原料均为粉状原料，即：Al为粒径不大于5μm的Al粉，W为粒径不大于5μm的W粉，TiO2为粒径不大于3μm的TiO2粉，Co为粒径不大于10μm的Co粉，其中Al粉、W粉和TiO2粉的质量纯度均不小于99％，Co粉的质量纯度不小于99％。
步骤二、采用液压机将步骤一中所述混合粉末压制成型，得到坯料；
步骤三、将步骤二中所述坯料装入壳体中，抽真空后密封壳体；所述壳体为空心圆柱形结构，所述壳体的直径为100mm，所述壳体的高度为200mm；所述壳体的材质为纯钛；
步骤四、将步骤三中密封于壳体内的坯料装入热等静压炉中，在温度为1200℃，压力为200MPa的条件下热等静压烧结3h，自然冷却后脱除壳体，得到Co-Al-W-TiO2合金烧结体。
步骤五、将步骤四中所述烧结体在挤压温度为800℃，挤压比为8的条件下进行挤压，冷却后进行扒皮处理，得到Co-Al-W-TiO2合金棒材。
本实施例制备的Co-Al-W-TiO2合金棒材室温抗拉强度为990MPa、室温延伸率为19％，经6×106次循环疲劳试验后的疲劳强度为482MPa，1200℃抗拉强为356MPa该Co-Al-W-TiO2合金棒材具有良好的室温塑性和抗拉强度，优异的疲劳强度和高温强度，能够用于下一代航空涡轮发动机中的关键构件。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种Co-Al-W-TiO2合金棒材，其特征在于，由以下质量百分比的物质组成：Al 6％～14％，W 6％～10％，TiO2 2％～6％，余量为Co。
2.根据权利要求1所述Co-Al-W-TiO2合金棒材，其特征在于，由以下质量百分比的物质组成：Al 7％～13％，W 7％～9％，TiO2 3％～5％，余量为Co。
3.根据权利要求2所述Co-Al-W-TiO2合金棒材，其特征在于，由以下质量百分比的物质组成：Al 10％，W 8％，TiO2 4％，余量为Co。
4.权利要求1至3任意之一所述Co-Al-W-TiO2合金棒材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按质量百分比称取原料Al粉、W粉、TiO2粉和Co粉，然后将所称取的原料放入球磨机中，在惰性气体保护下球磨混合均匀，得到混合粉末；
(2)采用液压机将(1)得到的混合粉末压制成型，得到坯料；
(3)将(2)中所述坯料装入壳体中，抽真空后密封壳体；
(4)将(3)中密封于壳体内的坯料装入热等静压炉中进行热等静压烧结，然后自然冷却后脱除壳体，得到Co-Al-W-TiO2合金烧结体；
(5)将(4)得到的Co-Al-W-TiO2合金烧结体进行挤压，冷却后进行扒皮处理，得到Co-Al-W-TiO2合金棒材。
5.根据权利要求4所述Co-Al-W-TiO2合金棒材的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述Al粉、W粉、TiO2粉和Co粉均为粉状原料，其中Al粉和W粉的粒度均不大于5μm，TiO2粉的粒径不大于3μm，Co粉的粒径不大于10μm。
6.根据权利要求4所述Co-Al-W-TiO2合金棒材的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述Al粉、W粉和TiO2粉的质量纯度均不小于99％，所述Co粉的质量纯度不小于99％；所述惰性气体为氩气或氮气；球磨机的转速为200rpm～300rpm，球磨的球料按质量比计为(10～20):1，球磨时间为10h～20h。
7.根据权利要求4所述Co-Al-W-TiO2合金棒材的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述壳体为空心圆柱形结构，所述壳体的材质为纯钛。
8.根据权利要求4所述Co-Al-W-TiO2合金棒材的制备方法，其特征在于：步骤(4)所述热等静压烧结过程中，温度为1000℃～1200℃，压力为160MPa～200Mpa，烧结时间为1h～3h。
9.根据权利要求4所述Co-Al-W-TiO2合金棒材的制备方法，其特征在于：步骤(5)所述挤压过程中，挤压温度为800℃～1000℃，挤压比为8～12，所述冷却后进行扒皮处理过程中，扒皮为Co-Al-W-TiO2合金棒材脱离壳体。
CN201911289030.8A 2019-12-12 2019-12-12 一种Co-Al-W-TiO2合金棒材及其制备方法 Active CN111020299B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911289030.8A CN111020299B (zh) 2019-12-12 2019-12-12 一种Co-Al-W-TiO2合金棒材及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911289030.8A CN111020299B (zh) 2019-12-12 2019-12-12 一种Co-Al-W-TiO2合金棒材及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111020299A true CN111020299A (zh) 2020-04-17
CN111020299B CN111020299B (zh) 2021-04-13

Family

ID=70211039

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911289030.8A Active CN111020299B (zh) 2019-12-12 2019-12-12 一种Co-Al-W-TiO2合金棒材及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111020299B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1063213A1 (en) * 1999-06-21 2000-12-27 General Electric Company Ceramic superalloy articles
JP2009108335A (ja) * 2007-10-26 2009-05-21 Mitsubishi Materials Corp 比透磁率の低い磁気記録膜形成用Ｃｏ基焼結合金スパッタリングターゲットの製造方法
CN103602858A (zh) * 2013-11-20 2014-02-26 张翀昊 专用于连续式光纤激光熔覆的钴基金属陶瓷合金粉末
CN104831125A (zh) * 2015-05-09 2015-08-12 安徽鼎恒再制造产业技术研究院有限公司 高强度Co-TiO2-Mo纳米涂层材料及其制备方法
CN106180685A (zh) * 2016-08-13 2016-12-07 芜湖鼎恒材料技术有限公司 一种Co‑SiO2‑Ni‑Fe纳米涂层及其制备方法
CN108130530A (zh) * 2017-12-22 2018-06-08 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 一种用于超高速激光熔覆的颗粒增强钴基金属粉末

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1063213A1 (en) * 1999-06-21 2000-12-27 General Electric Company Ceramic superalloy articles
JP2009108335A (ja) * 2007-10-26 2009-05-21 Mitsubishi Materials Corp 比透磁率の低い磁気記録膜形成用Ｃｏ基焼結合金スパッタリングターゲットの製造方法
CN103602858A (zh) * 2013-11-20 2014-02-26 张翀昊 专用于连续式光纤激光熔覆的钴基金属陶瓷合金粉末
CN104831125A (zh) * 2015-05-09 2015-08-12 安徽鼎恒再制造产业技术研究院有限公司 高强度Co-TiO2-Mo纳米涂层材料及其制备方法
CN106180685A (zh) * 2016-08-13 2016-12-07 芜湖鼎恒材料技术有限公司 一种Co‑SiO2‑Ni‑Fe纳米涂层及其制备方法
CN108130530A (zh) * 2017-12-22 2018-06-08 北京机科国创轻量化科学研究院有限公司 一种用于超高速激光熔覆的颗粒增强钴基金属粉末

Also Published As

Publication number Publication date
CN111020299B (zh) 2021-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101386928B (zh) 一种含难混溶元素的高熵合金制备方法
US3902862A (en) Nickel-base superalloy articles and method for producing the same
CN101979690B (zh) 一种TiAl基合金板材的制备方法
CN114525424B (zh) 一种钛基复合材料及其制备方法
CN113862540B (zh) 一种添加max相的钼合金及其制备方法
CN109207766A (zh) 一种组织可控高铝含量Cu-Al2O3纳米弥散铜合金制备工艺
CN112281039B (zh) 一种Ta-Hf-Zr-ZrB2合金棒材及其制备方法
CN105838911A (zh) 一种制备氧化铝弥散强化铜的方法
CN113333752A (zh) 一种钛及钛合金注射成形的喂料产品及其制备方法
CN114799155A (zh) 陶瓷颗粒强化难熔高熵合金的制备方法
CN114535576A (zh) 一种含Al难熔高熵合金及其制备方法
CN111020299B (zh) 一种Co-Al-W-TiO2合金棒材及其制备方法
CN117210727A (zh) 一种含有原位自生亚微米TiC(N)颗粒的铝合金粉末及其应用
CN112553499A (zh) 一种CuCrZr/WC复合材料、制备方法及其应用
CN116287913A (zh) 一种增材制造用微量元素改性铝锂合金粉末及其制备方法
CN114480920B (zh) 一种3d打印用镍基高温合金粉末及其制备方法和应用
CN112775427B (zh) 一种高致密度的近净成形钛合金的制备方法
CN113249620B (zh) δ相强化镍基高温合金及其制备方法
CN110699584B (zh) 脉冲冲击吸能用高密度低强度低塑性合金材料的制备方法
CN106011575A (zh) 一种Nb-Ti-Ta-C合金棒材及其制备方法
CN113798488A (zh) 铝基粉末冶金材料及其制备方法
CN106119651A (zh) 一种Nb‑Hf‑Zr‑TiO2合金棒材及其制备方法
CN111893337B (zh) 高温合金的制备方法
CN114959358B (zh) 一种钛铝基金属间化合物材料及其制备方法
CN116254433B (zh) 一种低密度高强韧AlMoNbTaTiZr系难熔高熵合金的制备方法

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