CN114540718A - 自愈合金及其制备方法 - Google Patents

自愈合金及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114540718A
CN114540718A CN202110438092.1A CN202110438092A CN114540718A CN 114540718 A CN114540718 A CN 114540718A CN 202110438092 A CN202110438092 A CN 202110438092A CN 114540718 A CN114540718 A CN 114540718A
Authority
CN
China
Prior art keywords
self
healing
alloy
molybdenum
weight
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.)
Pending
Application number
CN202110438092.1A
Other languages
English (en)
Inventor
崔耕植
李后聃
李太揆
闵丙镐
权宁俊
李根元
元允贞
赵基燮
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.)
Hyundai Motor Co
Industry Academic Cooperation Foundation of Kookmin University
Kia Corp
Original Assignee
Hyundai Motor Co
Industry Academic Cooperation Foundation of Kookmin University
Kia Corp
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 Hyundai Motor Co, Industry Academic Cooperation Foundation of Kookmin University, Kia Corp filed Critical Hyundai Motor Co
Publication of CN114540718A publication Critical patent/CN114540718A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • 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
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/1017—Multiple heating or additional steps
    • 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
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62—Quenching devices
    • C21D1/63—Quenching devices for bath quenching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/002—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
    • 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%
    • 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
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • 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
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/105—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding
    • B22F2003/1051—Sintering only by using electric current other than for infrared radiant energy, laser radiation or plasma ; by ultrasonic bonding by electric discharge
    • 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
    • B22F3/24—After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/248—Thermal after-treatment
    • 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
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/04—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling
    • B22F2009/043—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from solid material, e.g. by crushing, grinding or milling by ball milling
    • 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
    • B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/35—Iron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2200/00—Crystalline structure

Abstract

本发明涉及一种自愈合金及其制备方法。自愈合金包含按重量计5至11％的钼(Mo)、作为剩余部分的铁(Fe)、以及不可避免的杂质。一种用于制备自愈合金的方法包括热处理合金或制备合金原材料粉末，以及将合金原材料粉末烧结、均质化和冷却。

Description

自愈合金及其制备方法
相关申请的引证
本申请要求2020年11月26日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2020-0161689的优先权权益，其全部内容通过引证并入本文。
技术领域
本公开涉及具有优异机械性质，如拉伸强度、屈服强度等并且具有优异自愈能力的自愈合金(自修复合金，自我修复合金，self-healing alloy)以及其制备方法。
背景技术
自愈材料是本身可以除去或减少由内部和/或外部作用力所造成的材料损伤和缺陷的材料。这具有在多个领域，如建筑、船舶、航天工业等中广泛使用的优势，因为当在初始裂纹形成中产生特定环境时，可以恢复损伤的一部分而不存在破坏或更换。具体地，自愈材料能够从由于长期暴露于恶劣环境和/或反复应力所造成的产品功能效率降低和机械性质降低中恢复。另外，自愈材料具有通过提高对破坏的耐受性而延长产品使用寿命的优势。
例如，自愈陶瓷和/或聚合物含有处于微胶囊形式的愈合材料，从而广泛使用了其中愈合材料与基体材料反应以恢复由于外应力所造成的裂纹并防止其蔓延的方案。此外，对于自愈金属，通常使用沉淀相在裂纹中生长的方案，但是由于该方案的特征，存在必须伴随着高温和长时间热处理的缺点。基于近期研究结果，铜(Cu)和金(Au)元素是能够通过在Fe基合金中的沉淀物(precipitate，沉积物)形成来自愈的合金元素。此外，已通过高温蠕变测试报道了沉淀物在裂纹中的生长延迟了产品机械性质的进一步破坏并改善了机械性质。
当将等于或大于特定量的Cu和Au作为添加元素(additional element，另外的元素)添加至常规自愈金属Fe-Cu和Fe-Au合金中时，由于在基体材料(它是均匀成核位点)中快速发生沉淀物形成，沉淀在不均匀成核位点，如孔、裂纹等中不充分，从而存在自愈能力不足的限制。
发明内容
已实施了本公开来解决现有技术中存在的上述问题，同时维持通过现有技术所实现的优势的完整。
考虑到上述情况，需要研发自愈合金及其制备方法，由于在其中发生不均匀成核的位点，如孔、内部裂纹和/或晶界选择性引起自愈颗粒沉淀，因此自愈合金可以更有效地使在所述材料中出现的缺陷愈合，借此具有优异的自愈能力并具有优异的机械性质，如拉伸强度、屈服强度等。
本公开的一个方面提供了自愈合金，由于在其中发生不均匀成核的位点，如孔、内部裂纹和/或晶界选择性引起自愈颗粒沉淀，因此自愈合金可以更有效地使在所述材料中出现的缺陷愈合。借此，合金具有优异的自愈能力并具有优异的机械性质，如拉伸强度、屈服强度等。本公开的另一个方面提供了用于制备合金的方法。
通过本发明的概念所解决的技术问题不局限于上述问题。本公开所属领域的技术人员根据以下描述将清楚理解本文中未提及的任何其它技术问题。
根据本公开的一个方面，自愈合金包含按重量计5至11％的钼(Mo)、作为剩余部分的铁(Fe)(iron(Fe)as a remainder，作为剩余物的铁(Fe)，作为其余部分的铁(Fe))、以及不可避免的杂质。
此外，根据本公开的另一个方面，自愈合金的自愈方法包括在450至650℃热处理自愈合金25至60小时。
此外，根据本公开的另一个方面，用于制备自愈合金的方法包括制备含有按重量计5至11％的钼(Mo)、作为剩余部分的铁(Fe)、和不可避免的杂质的合金原材料粉末，将所述合金原材料粉末烧结，均质化和冷却，其中所述均质化是在1,050至1,200℃进行的。
附图说明
结合附图，根据以下详细说明，本公开的上述及其它目的、特征和优势可以更显而易见：
图1是测试实施例1中所测量的本发明的实施例和对比例的合金的扫描电子显微镜(SEM)照片；
图2和图3是在测试实施例2中的自愈颗粒形成后，本发明的实施例和对比例的合金的SEM照片；
图4是测试实施例2中所测量的自愈能力的定量评价结果；
图5是在测试实施例2中所测量的自愈颗粒的形成后，本发明的实施例1的合金的透射电子显微镜(TEM)照片；和
图6是当评价由测试实施例2中的自愈所产生的机械性质变化时，所制备的试样的形状的示意图。
具体实施方式
在下文中，将详细描述本公开。
自愈合金
根据本公开的自愈合金含有按重量计5至11％的钼(Mo)、作为剩余部分的铁(Fe)、以及不可避免的杂质。
钼(Mo)
钼通过形成沉淀物来用于赋予合金自愈能力。具体地，当形成过饱和体(supersaturated body)时，在体心立方体(BCC)结构中的铁(Fe)中过量溶解后，在老化期间，钼通过形成沉淀物来用于使合金中的裂纹愈合。
钼可以基于合金总重量以按重量计5至11％或6至10％的含量包含在合金中。当钼含量低于上述范围时，合金的自愈能力不足。另外，当钼含量高于所述范围时，自愈能力并未基于添加量而改善，并因此经济可行性变差。
铁(Fe)和杂质
合金含有铁和不可避免的杂质。
可以包含少量而不影响自愈合金的性质，如强度、可加工性、耐久性等的不可避免的杂质。具体地，可以基于合金总重量以等于或小于按重量计1.5％或小于按重量计1.5％的含量包含不可避免的杂质。当不可避免的杂质的含量高于上述范围时，由于用于形成自愈颗粒的元素的溶解不充分，合金的自愈能力可能不足。
铬(Cr)
自愈合金可以另外含有铬(Cr)。在这一点上，铬形成沉淀物，延迟基体材料中的成核，从而形成匹配的界面，同时提高成核驱动力和沉淀物的摩尔体积，并在不均匀部分，如裂纹、晶界等中引起成核。
铬可以基于合金总重量以按重量计2至6％或按重量计3至5％的含量包含在合金中。当铬含量小于上述范围时，它难以获得提高自愈颗粒摩尔体积的明显效果，这是由铬添加所产生的效果。当铬含量高于上述范围时，当形成过饱和固溶体时溶解速率较低，从而与所添加的铬的量相比，可以获得的效果较小，这可能引起低经济可行性的问题。
此外，合金可以含有选自包含或由拉夫斯相(laves phase)沉淀物和μ相沉淀物(例如，Frank-Kasper相)组成的组中的至少一种。在这一点上，拉夫斯相可以是具有A2B型组成的六方的(hexagonal)、立方的(cubic)，并且μ相可以是具有C6D7型组成的菱形的(rhombohedral)。当合金含有拉夫斯相沉淀物和/或μ相沉淀物时，相应的相沉淀在其中在450至600℃的等温热处理期间发生不均匀成核的位点，借此恢复潜力(potential)并延迟由溶解效果降低所造成的机械性质，如强度的劣化，并且具体地，当对裂纹，如孔进行沉淀时，改善了由裂纹所造成的机械性质劣化。
例如，拉夫斯相沉淀物可以含有Fe2Mo。具体地，拉夫斯相沉淀物可以含有选自包含或由Fe2Mo和(Fe1-XCrX)2Mo组成的组中的至少一种。
如上所述，由于在其中发生不均匀成核的位点，如孔、内部裂纹和/或晶界选择性引起自愈颗粒沉淀，因此根据本公开的自愈合金可以使材料中存在的缺陷更有效地愈合，借此具有优异的自愈能力。
自愈合金的自愈方法
根据本公开的自愈合金的自愈方法包括在450至650℃热处理如上所述的自愈合金25至60小时。因此，自愈合金中的缺陷，如裂纹等可以是自愈的。
在这一点上，可以在500至630℃或者550至600℃进行热处理25至60小时或者30至50小时。当热处理期间的温度小于上述范围时，由于在自愈合金中未发生沉淀，因此不发生自愈。当热处理期间的温度高于上述范围时，可以在自愈合金中发生再溶解。此外，当热处理的处理时间小于上述范围时，由于在自愈合金中的裂纹部分中不发生沉淀，因此可能存在不发生自愈的问题。
此外，自愈方法可以包括在热处理后冷却的操作。在这一点上，冷却可以是水淬(water quenching)，并且可以以300℃/秒或更短或者100至300℃/秒的冷却速率进行。
在如上所述的根据本公开的自愈方法中，选择性引起自愈颗粒在其中出现缺陷，如裂纹的部分中沉淀，从而自愈能力是显著优异的。
用于制备自愈合金的方法
此外，根据本公开的用于制备自愈合金的方法可以包括制备合金原材料粉末；和使所述粉末烧结，均质化和冷却。
制备合金原材料粉末
在本发明的操作中，制备了含有按重量计5至11％的钼(Mo)和作为剩余部分的铁(Fe)和不可避免的杂质的合金原材料粉末。
在这一点上，粉末的组成如自愈合金中所述。也就是说，所述粉末可以另外含有铬，并且在这种情况下，铬的含量如自愈合金中所述。
例如，在本发明的操作中，可以使含有铁、钼等的粉末机械合金化以制备合金原材料粉末。具体地，在本发明的操作中，可以通过球磨含有铁、钼等的粉末来制备合金原材料粉末。在这一点上，在制备合金原材料粉末适用的情况下，可以常规应用球磨时间和条件而无具体限制。
烧结、均质化和冷却
在本发明的操作中，将合金原材料粉末烧结、均质化和冷却。
在烧结中，通过烧结合金原材料粉末制备烧结体。在这一点上，可以在750至900℃进行烧结2至10分钟。当在烧结期间温度小于上述范围时，由于合金原材料粉末不能被烧结，因此难以制备烧结体。当温度高于上述范围时，合金原材料粉末熔化或烧结体被碳(C)的污染加速，从而可能将不需要的杂质添加至烧结体。此外，当处理时间小于上述烧结中的范围时，发生烧结体制备变量，如烧结温度、合金密度等，从而导致合金性质变得不同的问题。当处理时间大于上述范围时，可以通过碳污染将不需要的杂质添加至烧结体，并且与处理时间相比，所获得的影响可以较小，这可以造成经济可行性变差。
此外，可以通过火花等离子体绕结法进行烧结。
在均质化中，将烧结体热处理以奥氏体化，从而形成单相(体心立方体(BCC)-Fe、α-铁氧体)。在这一点上，在1,050至1,200℃进行均质化。具体地，可以在1,050至1,100℃进行均质化2至10小时，3至10小时或3至6小时。当在均质化期间温度小于上述范围时，加入铁(Fe)基质中的钼(Mo)未充分溶解并且钼在拉夫斯相或μ相中与铁一起形成以降低烧结体的自愈能力。当温度高于上述范围时，烧结体合金熔化或者与温度相比所获得的效果不良，这就经济可行性而言不是优选的。此外，当均质化的处理时间小于上述范围时，未形成单相(体心立方体(BCC)-Fe、α-铁氧体)。当均质化的处理时间高于上述范围时，与处理时间相比所获得的效果较小，从而导致经济可行性变差。
在冷却中，将均质化的烧结体冷却以在合金中形成过饱和固溶体，这是由元素在合金中的再溶解所产生的。在这一点上，冷却可以是水淬，并且冷却速率可以是300℃/秒或更小或者100至300℃/秒。
在如上所述的根据本公开的用于生产自愈合金的方法中，在合金中形成过饱和(super-saturated)固溶体，从而过饱和固溶体在其中发生缺陷和/或裂纹的部分中沉淀以生产具有显著优异自愈能力的自愈合金。
在下文中，将通过本发明的实施例更详细地描述本公开。然而，这些本发明的实施例仅旨在帮助理解本公开，并且本公开的范围不在任何意义上局限于这些本发明的实施例。
[本发明的实施例]
本发明的实施例1-3和对比例1-12
合金的生产
将含有如下表1中所述的组成的组分的粉末与研磨球(SUJ2轴承珠)以1:5的重量比彼此混合，并且将混合物球磨5小时以制备合金原材料粉末。
[表1]
实施例(按重量计的％) Fe和不可避免的杂质 Mo Cr Cu Au W
对比例1 剩余量 1.5 - - - -
对比例2 剩余量 3 - - - -
本发明的实施例1 剩余量 6 - - - -
本发明的实施例2 剩余量 10 - - - -
本发明的实施例3 剩余量 10 5 - - -
对比例3 剩余量 10 8 - - -
对比例4 剩余量 - - 1.5 - -
对比例5 剩余量 - - 3 - -
对比例6 剩余量 - - 5 - -
对比例7 剩余量 - - - 1.5 -
对比例8 剩余量 - - - 3 -
对比例9 剩余量 - - - 6 -
对比例10 剩余量 - - - - 3
对比例11 剩余量 - - - - 6
对比例12 剩余量 - - - - 10
此后，对所制备的合金原材料粉末在800℃进行火花等离子体烧结2分钟以获得烧结体。此后，将烧结体在1050℃均质化3小时以生产合金。
测试实施例1：合金微观结构的分析
通过本发明的实施例和对比例中生产的合金的SEM照片分析微观结构并且图1显示了分析结果。
如图1所示，可以观察到所有合金含有孔或一些氧化物。此外，除对比例3和对比例12以外的合金形成了单相，而未形成特定相。这表明在均质化热处理期间添加的合金元素完全再溶解到铁(Fe)基质中。
另一方面，在对比例3和对比例12中可以观察到利用铁(Fe)形成了一些特定相。这确定是由于合金元素未完全溶解并在均质化热处理期间在铁基质中形成拉夫斯相或μ相所引起的。
测试实施例2：合金自愈能力的分析
(1)SEM照片
将在本发明的实施例和对比例中生产的合金在500℃热处理30小时以形成自愈颗粒。采集合金的SEM照片并且在图2中显示了结果。
如图2所示，发现在本发明的实施例1-3的合金中，在具有高界面能的部分，如孔、晶界等出现了自愈颗粒的主动和选择性沉淀。
另一方面，发现自愈颗粒在基体材料以及在含有过量铬的对比例3的合金中的孔和晶界中沉淀。
此外，发现除孔和晶界外，在基体材料中形成了沉淀物，并且随着含金(Au)的对比例7-9的合金中的金含量的升高，基体材料中的沉淀加速。
此外，在使用SEM照片识别所形成的自愈颗粒的形状和位置后，测量了自愈颗粒的总分数(total fraction)中在孔和晶界中形成的自愈颗粒的含量％和在基体材料中形成的自愈颗粒的含量％，并且测量结果如下表2所示。此外，在图3中显示了放大的SEM照片。
[表2]
Figure BDA0003033852460000101
如表2和图3所示，对比例8的合金显示了晶界处的不连续自愈颗粒沉淀行为，而本发明的实施例2和3的合金显示了连续沉淀行为。此外，在本发明的实施例2的合金中，与对比例8的合金相比，微孔和晶界中的自愈颗粒沉淀减少了约19％，但是与对比例8的合金相比，其量和连续性升高。此外，本发明的实施例3的合金清楚地显示由于铬(Cr)元素的添加，自愈颗粒在作为不均匀成核位点的微孔和晶界中生长，而不是在基体材料中的均匀成核位点生长。具体地，在本发明的实施例3的合金中，与对比例8的合金相比，自愈颗粒在基体材料中的沉淀减少约1.5％，并且与本发明的实施例2的合金相比，减少约15％。这已确定是由于在微孔和晶界附近的爆发成核(explosive nucleation)所造成的，由于含有Cr元素的沉淀物的摩尔体积和成核驱动力提高，其具有比沉淀早期的基体材料更高的自由能。
(2)自愈能力的定量评价
对其中在上述方法(例如，如以上部分(1)中所讨论的)中在合金中形成自愈颗粒的合金进行自愈能力的定量评价，并且图4显示了定量评价结果。
具体地，在自愈能力的定量评价中，使用SEM照片测量了在孔或晶界中形成的自愈颗粒的面积，并使用等式1以％作为单位评价自愈能力。
[数学等式1]
Figure BDA0003033852460000111
在数学等式1中，DSE是自愈能力(％)，Ha是在孔或晶界中形成的自愈颗粒的面积分数(％)，并且孔(Pore)是合金的孔的面积分数(％)。此外，孔的面积分数测量为平均2.58％。
此外，如图4所示，发现钼具有显著改善自愈能力的效果，即使当与其它元素相比，添加相同含量时。此外，发现钼的自愈能力随着含量的升高而升高，但是当含有按重量计10％的钼时，自愈能力降低。
(3)自愈颗粒形状的分析
通过其中在合金中形成自愈颗粒(例如，如以上部分(1)中所讨论的)的本发明的实施例1的合金的透射电子显微术(TEM)分析自愈颗粒的形状，并且图5显示了分析结果。
在图5中，“(104)”、“(000)”和“(010)”是指示晶面的指数，“Z＝[401]”是指示晶向的指数，图5的左侧图示出了Fe2Mo(其是沉淀物)的微观结构，图5的右侧图示出了Fe2Mo的衍射图。
作为TEM分析的结果，如图5所示，发现本发明的实施例1的合金中的自愈颗粒是Fe2Mo的拉夫斯相沉淀物。
(4)通过自愈的机械性质改变的评价
从本发明的实施例和对比例的合金生产具有如图6所示的形状的合金试样，然后通过以相同方法(例如，如以上部分(1)所讨论的)形成自愈颗粒来生产自愈试样。在图6中，数字“26”、“10”、“3”和“6”指示试样各部分的以mm为单位的长度，“R3”指示相应弯曲表面的以mm为单位的曲率半径。此后，使用通用试验机对合金试样和自愈试样进行单向拉伸测试。通过相应测试，测量合金试样和自愈试样的屈服强度和拉伸强度，并且下表3显示了测试结果。
[表3]
Figure BDA0003033852460000131
如表3所示，在本发明的实施例1-3中，由于自愈试样的屈服强度和拉伸强度优于合金试样的那些，因此自愈能力优异。具体地，在本发明的实施例2中发现尽管孔和晶界中的自愈颗粒的含量％小于对比例8，但是自愈试样的机械性质显著优异。这已确定是由于由连续沉淀行为和本发明的实施例中的合金的量的升高所造成的自愈能力改善所引起的。
由于在其中发生不均匀成核的位点，如孔、内部裂纹和/或晶界选择性引起自愈颗粒沉淀，因此根据本公开的自愈合金可以使材料中存在的缺陷更有效地愈合，借此具有优异的自愈能力。
在上文中，尽管已参考实施方式和附图描述了本公开，但是本公开不限于此，而是在不背离所附权利要求中所要求保护的本公开的精神和范围的情况下，可以通过本公开所属领域中的技术人员进行各种修改和改变。

Claims (12)

1.一种自愈合金，包含：
按重量计5至11％的钼、作为剩余部分的铁、以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的自愈合金，包含：
按重量计6至10％的所述钼、作为剩余部分的所述铁、以及所述不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述的自愈合金，还包含：
按重量计2至6％的铬。
4.根据权利要求1所述的自愈合金，包含：
按重量计1.5％或更少的所述不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的自愈合金，包含：
选自由拉夫斯相沉淀物和μ相沉淀物组成的组的至少一种。
6.根据权利要求5所述的自愈合金，其中，所述拉夫斯相沉淀物包含Fe2Mo。
7.一种自愈合金的自愈方法，所述方法包括：
将具有按重量计5至11％的钼、作为剩余部分的铁、以及不可避免的杂质的自愈合金在450至650℃下进行热处理25至60小时。
8.一种用于生产自愈合金的方法，所述方法包括：
制备包含按重量计5至11％的钼、作为剩余部分的铁、以及不可避免的杂质的合金原材料粉末；和
将所述合金原材料粉末烧结、均质化和冷却，
其中，在1,050至1,200℃下进行所述均质化。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，在700至900℃下进行所述烧结1至10分钟。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，在1,050至1,100℃下进行所述均质化2至10小时。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，以300℃/s或更小的冷却速率进行所述冷却。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述冷却是水淬。
CN202110438092.1A 2020-11-26 2021-04-22 自愈合金及其制备方法 Pending CN114540718A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0161689 2020-11-26
KR1020200161689A KR20220073533A (ko) 2020-11-26 2020-11-26 자가치유 합금 및 이의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114540718A true CN114540718A (zh) 2022-05-27

Family

ID=81586068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110438092.1A Pending CN114540718A (zh) 2020-11-26 2021-04-22 自愈合金及其制备方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11913098B2 (zh)
KR (1) KR20220073533A (zh)
CN (1) CN114540718A (zh)
DE (1) DE102021108774A1 (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4087287A (en) * 1977-04-15 1978-05-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior Method for providing ferritic-iron-based alloys
CN109055932A (zh) * 2018-09-03 2018-12-21 湘潭大学 一种利用硬质合金废料的重载齿轮修复用合金粉末及其修复方法
CN109295382A (zh) * 2018-10-22 2019-02-01 河南科技大学 一种高氮耐磨耐蚀合金及其制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070053784A1 (en) * 2005-09-06 2007-03-08 Crucible Materials Corp. Maraging steel article and method of manufacture
WO2013120903A1 (en) * 2012-02-15 2013-08-22 Aktiebolaget Skf A bearing steel composition
US10179943B2 (en) * 2014-07-18 2019-01-15 General Electric Company Corrosion resistant article and methods of making
US20160207110A1 (en) * 2015-01-20 2016-07-21 General Electric Company Corrosion resistant article and methods of making
CN104674122B (zh) * 2015-03-19 2017-01-18 中南大学 一种高温耐磨的Fe‑Co‑Cr‑Mo铁基合金材料及其制备方法
KR20180108992A (ko) 2017-03-24 2018-10-05 연세대학교 산학협력단 자가치유 기능을 갖는 금속 조성물 및 이의 제조 방법
FR3113495B1 (fr) * 2020-08-21 2022-10-14 Nexter Munitions Acier a hautes caracteristiques mecaniques et son procede de fabrication
CN114086055A (zh) * 2020-08-24 2022-02-25 华为技术有限公司 钢、钢结构件、电子设备及钢结构件的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4087287A (en) * 1977-04-15 1978-05-02 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior Method for providing ferritic-iron-based alloys
CN109055932A (zh) * 2018-09-03 2018-12-21 湘潭大学 一种利用硬质合金废料的重载齿轮修复用合金粉末及其修复方法
CN109295382A (zh) * 2018-10-22 2019-02-01 河南科技大学 一种高氮耐磨耐蚀合金及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王天国;覃群;: "钼加入量对Fe-2Cu-0.8C系烧结合金组织和性能的影响", 机械工程材料, no. 12 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20220162729A1 (en) 2022-05-26
US11913098B2 (en) 2024-02-27
KR20220073533A (ko) 2022-06-03
DE102021108774A1 (de) 2022-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8551265B2 (en) Cobalt-base alloy with high heat resistance and high strength and process for producing the same
US20200056272A1 (en) Twinning/transformation induced plasticity high entropy steels and method of manufacturing the same
US20200290118A1 (en) Alloy article, product formed of said alloy article, and fluid machine having said product
EP3524705B1 (en) Ni-cr-fe alloy
JP5885169B2 (ja) Ｔｉ−Ｍｏ合金とその製造方法
CN106232844B (zh) 高强度均质铜-镍-锡合金和制备方法
CN108884529B (zh) Cr基二相合金及其制造物
US20190017150A1 (en) Cr Filament-Reinforced CrMnFeNiCu(Ag)-Based High-Entropy Alloy and Method for Manufacturing the Same
WO2005111249A2 (en) Novel high-stregth, magnetic, nonostructured alloys
KR20130134014A (ko) 저탄성 고강도 베타형 타이타늄 합금
EP3095883B1 (en) Maraging steel
WO2006093233A1 (ja) 銅合金とその製造方法
CN111212923B (zh) 铸造用模具材料及铜合金原材料
AU2004280023B2 (en) Method for producing steel ingot
CN108138262B (zh) 铸造用模具材料及Cu-Cr-Zr-Al合金原材料
CN114540718A (zh) 自愈合金及其制备方法
KR20210065220A (ko) 나노 조성분리 층상구조를 갖는 고엔트로피 합금 및 그 제조방법
CN114318194B (zh) 一种镍基铸造高温合金及其热处理方法和合金铸件
EP3095884B1 (en) Maraging steel
JPWO2019045001A1 (ja) 合金板及びガスケット
Ma et al. Evolutions of the microstructures and mechanical properties of Ti-2.8 wt% Cu alloy during heat treatment
Andersson et al. Comparison of early stages of precipitation in Mo‐rich and Mo‐poor maraging stainless steels
WO2022071378A1 (ja) 合金材料、該合金材料を用いた合金製造物、および該合金製造物を有する機械装置
EP4353859A1 (en) Alloy material, alloy product using alloy material, and machine device provided with alloy product
US20210285077A1 (en) High temperature cast aluminum-copper-manganese-zirconium alloys with low temperature ductility

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