一种面心立方镍钴钨三主元合金及其制备方法

    技术2025-02-13  48


    本发明涉及面心立方合金领域,尤其涉及一种面心立方镍钴钨三主元合金及其制备方法。


    背景技术:

    1、面心立方结构多主元合金具有优良的室温及超低温塑性,但由于面心立方结构的本质特征,屈服强度较低,因此限制了面心立方结构多主元合金的潜在应用。

    2、固溶强化是提高面心立方结构多主元合金强度的手段之一,而晶格畸变是实现明显固溶强化效果的有效途径。目前面心立方结构多主元合金常用的3d过渡金属元素(co、ni、fe、cr等)的原子半径相近,难以形成较大的晶格畸变,致使其固溶强化效果不明显。但是,半径较大的金属元素添加到面心立方结构中,难以形成单相面心立方结构,易析出脆性金属化合物相,造成合金的塑性下降。

    3、因此,提供一种具有高强度和良好韧性的面心立方合金成为本领域亟待解决的技术问题。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种面心立方镍钴钨三主元合金及其制备方法。本发明提供的面心立方镍钴钨三主元合金具有高强度和良好的韧性。

    2、为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:

    3、本发明提供了一种面心立方镍钴钨三主元合金,所述面心立方镍钴钨三主元合金的化学式如式i所示:

    4、(nico)100-xwx式i;

    5、所述式i中,x为15.93~17.47。

    6、优选地,所述式i中,x为16.00~16.88。

    7、本发明还提供了上述技术方案所述面心立方镍钴钨三主元合金的制备方法,包括如下步骤:

    8、(1)将合金原料、脱氧剂和pva溶液混合后干燥,得到混合粉末;

    9、(2)将所述步骤(1)得到的混合粉末进行粉末冷轧后脱氧,得到冷轧薄片;

    10、(3)将所述步骤(2)得到的冷轧薄片叠加后进行烧结,得到面心立方镍钴钨三主元合金。

    11、优选地,所述步骤(1)中脱氧剂的添加量为合金原料总质量的0.013~0.021%。

    12、优选地,所述步骤(1)中脱氧剂为纳米石墨烯或纳米富勒烯粉末;

    13、所述纳米石墨烯的粒径为32~38nm;

    14、所述纳米富勒烯粉末的粒径为15~21nm。

    15、优选地,所述步骤(1)中pva溶液的浓度为0.3~0.37wt%。

    16、优选地,所述步骤(2)中粉末冷轧的轧辊转速为10~12cm/min,粉末冷轧的粉末进给速度为24~28g/min。

    17、优选地,所述步骤(2)中的脱氧为真空烧结,脱氧的温度为430~460℃,脱氧的时间为53~65min。

    18、优选地,所述步骤(3)中叠加的冷轧薄片的层数为11~15层。

    19、优选地,所述步骤(3)中烧结的温度为1280~1320℃,烧结的压力为63~69mpa,烧结的时间为18~25min。

    20、本发明提供了一种面心立方镍钴钨三主元合金,所述面心立方镍钴钨三主元合金的化学式如式i所示:(nico)100-xwx式i;所述式i中,x为15.93~17.47。本发明提供的面心立方镍钴钨三主元合金以钴、镍和钨为主元,利用w具有大的原子半径,且强度高、硬度高及密度高等特点,使w在合金中起到更好的固溶强化作用,提高合金的屈服强度;通过调整w的添加量,使w能够最大限度的固溶在合金中,进一步提高合金的强度和韧性。实验结果表明,本发明提供的面心立方镍钴钨三主元合金具有单相面心立方结构,合金的断裂韧性≥194mpa·m1/2,拉伸强度≥1240mpa,屈服强度≥1060mpa,室温拉伸应变≥42%,具有良好的强度和韧性。



    技术特征:

    1.一种面心立方镍钴钨三主元合金,所述面心立方镍钴钨三主元合金的化学式如式i所示:

    2.根据权利要求1所述的面心立方镍钴钨三主元合金,其特征在于,所述式i中,x为16.00~16.88。

    3.权利要求1或2所述面心立方镍钴钨三主元合金的制备方法,包括如下步骤:

    4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中脱氧剂的添加量为合金原料总质量的0.013~0.021%。

    5.根据权利要求3或4所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中脱氧剂为纳米石墨烯或纳米富勒烯粉末;

    6.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中pva溶液的浓度为0.3~0.37wt%。

    7.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中粉末冷轧的轧辊转速为10~12cm/min,粉末冷轧的粉末进给速度为24~28g/min。

    8.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中的脱氧为真空烧结,脱氧的温度为430~460℃,脱氧的时间为53~65min。

    9.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中叠加的冷轧薄片的层数为11~15层。

    10.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中烧结的温度为1280~1320℃,烧结的压力为63~69mpa,烧结的时间为18~25min。


    技术总结
    本发明提供了一种面心立方镍钴钨三主元合金及其制备方法,属于面心立方合金领域。本发明提供的面心立方镍钴钨三主元合金,所述面心立方镍钴钨三主元合金的化学式如式I所示:(NiCo)100‑xWx式I;所述式I中,x为15.93~17.47。本发明利用W具有大的原子半径,且强度高、硬度高及密度高等特点,使W在合金中起到更好的固溶强化作用,提高合金的屈服强度;通过调整W的添加量,使W能够最大限度的固溶在合金中,进一步提高合金的强度和韧性。本发明提供的合金的断裂韧性≥194MPa·m1/2,拉伸强度≥1240MPa,屈服强度≥1060MPa,室温拉伸应变≥42%,具有良好的强度和韧性。

    技术研发人员:张洋,董洪峰,艾桃桃,李文虎,刘应军,姚语涵
    受保护的技术使用者:陕西理工大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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