CN117089741A - 一种耐磨镍基合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及镍基合金技术领域，具体公开了一种耐磨镍基合金及其制备方法。一种耐磨镍基合金，包括以下重量份的原料：镍粉20‑35份，铬粉15‑20份，钨粉1‑3份，铁粉0.5‑1.2份，铝粉2‑7份，镁粉0.5‑1份，铌粉0.2‑0.3份，钼粉1‑2份，钇粉0.2‑0.3份。本申请的一种耐磨镍基合金，将铌、钼和钇添加到镍基合金中，同时在各个元素的相互协同作用下，起到细化晶粒的作用，降低晶粒尺寸，降低集中应力，减少裂纹的产生，强化韧基体，从而提高镍基合金的耐磨损性能。
Description
技术领域
本申请涉及镍基合金技术领域，具体涉及一种耐磨镍基合金及其制备方法。
背景技术
镍基合金是以镍为基础加入其他元素组成的合金，镍具有良好的力学、物理和化学性能，熔点低、对基体的润湿性能强，价格适中，应用较广。
使用镍基合金时温度和压力都较高，这些合金均容易产生微裂纹或大裂纹的倾向，造成合金表面容易受到磨损。但是常用的镍基合金材料主要为棒状、针状硬质相，尺寸普遍较大，容易使得组织产生应力集中而导致裂纹的产生。
发明内容
为了改善镍基合金耐磨性能，本申请提供一种耐磨镍基合金及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种耐磨镍基合金，采用如下的技术方案：
一种耐磨镍基合金，包括以下重量份的原料：镍粉20-35份，铬粉15-20份，钨粉1-3份，铁粉0.5-1.2份，铝粉2-7份，镁粉0.5-1份，铌粉0.2-0.3份，钼粉1-2份，钇粉0.2-0.3份。
通过采用上述技术方案，铬一方面能够形成碳化物，提高镍基合金的耐磨损性，同时，铬还可以在镍基合金的表面上形成薄的氧化物，同时提高镍基合金的耐腐蚀性能。钨具有较好的固溶强化作用，减少硬质相的析出，同时强化韧基体，提高镍基合金的耐磨损能力。铝可以降低镍基合金高温加工中裂纹的产生，降低硬质相的裂化现象，提高镍基合金的耐磨性能和耐高温性能。铌粉、钼粉和钇粉能够在镍基合金中起到细化晶粒的作用，晶粒变小，当镍基合金涂层受到外力作用时，塑性变形均匀分散在更多的晶粒内，降低集中应力，从而减少裂纹的扩展，提高镍基合金的耐磨损性能。
优选的，所述耐磨镍基合金包括以下重量份的原料：镍粉25-30份，铬粉17-19份，钨粉2-3份，铁粉0.7-1份，铝粉3-5份，镁粉0.5-0.8份，铌粉0.2-0.25份，钼粉1-1.5份，钇粉0.2-0.25份。
通过采用上述技术方案，控制镍基合金体系中各元素的合理配比，能够促使形成的镍基合金具有优异的综合性能。
优选的，所述镍粉纯度≥99％，镍粉粒径为0.5μm-1.5μm。
通过采用上述技术方案，控制镍粉基料的粒径在合适范围内，保持镍粉较高的纯度，促使镍粉能够与其他元素更好的相容，减少合金加工难度，提高镍基合金的粉碎质感。
优选的，所述镍基合金原料还包括粘合剂5-8份。
通过采用上述技术方案，通过粘合剂与镍基合金基料相结合，能够进一步促使合金涂层致密，减少内部的裂纹和空隙，从而进一步提供镍基合金的耐磨性和拉伸强度。
优选的，所述粘合剂为松节油。
通过采用上述技术方案，松节油与镍基合金基料具有较好的相容性，制成的镍基合金体系中各元素能够更好的相结合，进一步减少聂基合金裂纹的产生，同时，松节油还能够提高镍基合金的硬度。
第二方面，本申请提供一种耐磨镍基合金的制备方法，采用如下的技术方案：
一种耐磨镍基合金的制备方法，包括以下具体步骤：镍粉、铬粉、钨粉、铁粉、铝粉、镁粉、铌粉、钼粉和钇粉混合，形成合金混合料，然后将合金混合料研磨后，进行升温熔炼，得到熔炼混合液，然后将铝加入到熔炼混合液中继续升温熔炼，最后冷却退火后，得到耐磨镍基合金。
优选的，熔炼时，预先将熔炼温度升温至1200-1300℃，保持1-2h，然后升温至1500-1600℃，保温2-3h。
优选的，所述退火温度为950-1000℃，退火时间为1-2h
通过采用上述技术方案，制备的镍基合金在各个元素的相互结合下，具有较好的耐磨性能，减少了镍基合金产生微裂纹的现象，提高了镍基合金的硬度。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请使用铌、钼和钇添加到镍基合金中，能够起到细化晶粒的作用，降低晶粒尺寸，降低集中应力，减少裂纹的产生，从而提高镍基合金的耐磨损性能。
2、本申请中优选在镍基合金体系中添加适量的粘合剂，进一步减少镍基合金体系内部的空隙和裂纹，提高镍基合金体系的致密性，进一步提高镍基合金的耐磨损性能和硬度。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1
本实施例提供一种镍基合金，包括以下重量份的原料：镍粉28kg，铬粉18kg，钨粉2.5kg，铁粉0.9kg，铝粉4.5kg，镁粉0.65kg，铌粉0.25kg，钼粉1.5kg，钇粉0.23kg，其中镍粉平均粒径为1μm。
一种镍基合金的制备方法，包括以下具体步骤：
将镍粉、铬粉、钨粉、铁粉、镁、铌、钼和钇混合，形成合金混合料，然后在氮气的保护下，将合金混合料开始研磨，研磨速度为300rpm，研磨时间为2h，取出合金混合料；
然后在真空条件下将合金混合料升温至1250℃，加入铝粉进行保温熔炼2h，然后继续升温至1550℃继续熔炼2h，得到熔炼混合液；
最后将熔炼混合液浇注在模具内，然后在950℃下退火，退火时间1h，制得耐磨镍基合金。
实施例2-5
实施例2-5与实施例1的区别在于，镍基合金原料各组分含量不同，具体见表1。
表1：实施例1-5镍基合金原料各组分含量表
实施例6
实施例6和实施例1的区别在于，镍基合金原料中还包括粘合剂7kg，其中粘合剂为松节油。
一种镍基合金的制备方法，包括以下具体步骤：
将镍粉、铬粉、钨粉、铁粉、镁、铌、钼和钇混合，形成合金混合料，然后在氮气的保护下，将合金混合料开始研磨，研磨速度为300rpm，研磨时间为2h，取出合金混合料，然后将合金混合料与松节油混合搅拌均匀，形成合金复合料；
然后在真空条件下将合金复合料升温至1250℃，加入铝粉进行保温熔炼2h，然后继续升温至1550℃继续熔炼2h，得到熔炼混合液；
最后将熔炼混合液浇注在模具内，然后在950℃下退火，退火时间1h，制得耐磨镍基合金。
实施例7
实施例7与实施例6的区别在于，镍基合金原料中粘合剂的使用量为5kg。
实施例8
实施例8与实施例6的区别在于，镍基合金原料中粘合剂的使用量为8kg。
实施例9
实施例9与实施例6的区别在于，镍基合金原料中粘合剂的使用量为10kg。
实施例10
实施例10与实施例6的区别在于，镍基合金原料中粘合剂为环氧树脂。
对比例
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，镍基合金原料中不使用钇粉。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，镍基合金原料中不使用铌粉、钼粉和钇粉。
对比例3
对比例3与实施例1的区别在于，镍基合金原料中仅使用镍粉和铝粉。
性能检测试验
根据本申请实施例1-10和对比例1-3提供的镍基合金进行如下性能检测，具体检测结果见表2。
检测方法
一、耐磨损性能
采用ASTM G65《使用干砂/香蕉轮装置测量磨损的标准试验方法》的标准，检测本申请制备的镍基合金的磨蚀重量损失。
二、耐腐蚀性能
采用GB/T19746-2005《金属和合金的腐蚀盐溶液周浸试验》的标准，测定本申请制备的镍基合金的腐蚀速率。
三、强度测试
采用GB/T228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》的标准，检测本申请制备的镍基合金的拉伸强度和屈服强度。
表2：性能检测数据表
由性能检测结果可知，本申请制备的镍基合金具有优异的耐磨损性能，在实施例1-5中，镍基合金中各元素相互结合，添加少量的稀土元素钇和铌、钼元素，能够在镍基合金中起到细化晶粒的作用，降低集中应力，减少镍基合金裂纹的扩展。实施例1-5中各组分的使用量不同，其中实施例1的综合性能更优。
在实施例6-8中，在镍基合金体系中添加适量的粘合剂，由性能检测结果可知，镍基合金的综合性能均会得到提升，镍基合金体系中各组分的结合性更好，拉伸强度和屈服强度均得到明显提升，同时镍基合金的耐磨损性能也得到明显改善。
通过实施例6和实施例9、10相比较可知，实施例9使用过量的粘合剂，反而会影响镍基合金的性能，因此，实施例1中粘合剂的使用量更优。实施例10使用其他种类粘合剂，由性能检测结果可知实施例10中的粘合剂在镍基合金中的相容性差于实施例1，实施例1中的使用的松节油粘合剂，不仅促进镍基合金各组分之间的结合性，同时还能够提高镍基合金的硬度。
通过对比例1、2和实施例1的相比较可知，对比例1中不使用钇粉，对比例2中不使用铌粉、钼粉和钇粉，由性能检测结果可知，镍基合金的综合性能均会下降，同时制备的镍基合金表面出现大裂纹，耐磨损性能明显降低，进一步说明铌粉、钼粉和钇粉对镍基合金的促进作用。
通过对比例3和实施例1的相比较可知，对比例3中使用镍粉和铝粉复配，制备出的镍基合金的综合性能均会明显下降，同时耐腐蚀性能也会下降，进一步说明，本申请各个元素相互协同才能够促使镍基合金具有优异的耐磨损性能和耐腐蚀能力。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种耐磨镍基合金，其特征在于，包括以下重量份的原料：镍粉20-35份，铬粉15-20份，钨粉1-3份，铁粉0.5-1.2份，铝粉2-7份，镁粉0.5-1份，铌粉0.2-0.3份，钼粉1-2份，钇粉0.2-0.3份。
2.根据权利要求1所述的耐磨镍基合金，其特征在于：所述耐磨镍基合金包括以下重量份的原料：镍粉25-30份，铬粉17-19份，钨粉2-3份，铁粉0.7-1份，铝粉3-5份，镁粉0.5-0.8份，铌粉0.2-0.25份，钼粉1-1.5份，钇粉0.2-0.25份。
3.根据权利要求1所述的耐磨镍基合金，其特征在于：所述镍粉纯度≥99%，镍粉粒径为0.5μm -1.5μm。
4.根据权利要求1所述的耐磨镍基合金，其特征在于：所述镍基合金原料还包括粘合剂5-8份。
5.根据权利要求4所述的耐磨镍基合金，其特征在于：所述粘合剂为松节油。
6.一种如权利要求1-5任一所述的耐磨镍基合金的制备方法，其特征在于：包括以下具体步骤：镍粉、铬粉、钨粉、铁粉、铝粉、镁粉、铌粉、钼粉和钇粉混合，形成合金混合料，然后将合金混合料研磨后，进行升温熔炼，得到熔炼混合液，然后将铝加入到熔炼混合液中继续升温熔炼，最后冷却退火后，得到耐磨镍基合金。
7.根据权利要求6所述的耐磨镍基合金的制备方法，其特征在于：熔炼时，预先将熔炼温度升温至1200-1300℃，保持1-2h，然后升温至1500-1600℃，保温2-3h。
8.根据权利要求6所述的耐磨镍基合金的制备方法，其特征在于：所述退火温度为950-1000℃，退火时间为1-2h。
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| CN1742106A (zh) * | 2003-01-25 | 2006-03-01 | 施密特和克莱门斯有限及两合公司 | 热稳定和耐腐蚀的铸造镍－铬合金 |
| AR049737A1 (es) * | 2005-07-25 | 2006-08-30 | Schmidt & Clemens & Gmbh Co Kg | Aleacion de fundicion de niquel-cromo termoestable y resistente a la corrosion y uso de la misma |
| CN101598005A (zh) * | 2009-07-09 | 2009-12-09 | 祖国全 | 一种地源热泵钻井耐磨钻头及其制造方法 |
| CN104694783A (zh) * | 2015-03-13 | 2015-06-10 | 江苏申源特钢有限公司 | 一种镍基气阀合金及其制备方法 |
-
2023
- 2023-07-07 CN CN202310831586.5A patent/CN117089741A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Title |
|---|
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