[发明专利]一种镍铝钒合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镍铝钒合金的制备方法，属金属材料合金的熔炼及制备方法的技术领域。

背景技术

镍铝合金，即Ni₃Al基高温合金，是一种新型的金属基耐高温材料，具有优良的耐高温性能，其屈服强度还会随温度的升高而增加，而且具有良好的抗高温氧化性能，还具有弹性模量高、刚度大、密度低等优点，其耐热性介于高温合金与陶瓷材料之间，其性能具有半导体特性、超导特性、磁特性，在工业上具有很高的应用价值，例如在航空、电子、机械制造业的应用。

镍铝合金虽然具有很好的耐高温特性和功能性能，其材料本身也有一定缺陷，例如：高温强度、室温塑性较差，蠕变能力较低，金相组织致密性不足，脆性大，易产生裂纹，很难满足一些特殊的航空发动机等构件的需要，故必须在耐高温的基础上增加镍铝合金的强度和塑性，以满足高精产品的需要。

钒元素-V，是一种银灰色金属，其熔点在1890℃，沸点在3380℃，具有很高的硬度、弹性、抗冲击性能，不易磨损，不易氧化，不与强碱、稀硫酸、盐酸发生作用。

如果在镍铝合金中添加钒元素，就可弥补镍铝合金性能上的不足，就可大幅度提高镍铝合金的耐高温强度、屈服强度和韧性，就可使金相组织晶粒细化，致密性好，就可使镍铝合金得到更广泛的应用。

在镍铝合金中添加钒元素是一个复杂的合金过程，在技术上、工艺上都有一些需要探讨研究的难题，以使镍铝合金能够变成镍铝钒合金。

发明内容

发明目的

本发明的目的就是针对背景技术的现状和不足，采用一种新的熔炼技术和合金化方法，在高温熔炼炉中，在真空状态下，在氩气的保护下，水循环冷却下，通过较长时间的高温时效、熔炼、制备合成镍铝钒三元合金，使制备合成镍铝钒合金成为可能，以大幅度提高合金的强度、塑性、韧性和耐高温性能。

技术方案

制备使用的化学物质原料及辅助材料为镍、铝、钒、丙酮、去离子水、氩气、氮化硼、砂粒，其用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位

镍：Ni   1220g±1g

铝：Al   75g±1g

钒：V    210g±1g

丙酮：CH₃COCH₃  800ml±10ml

去离子水：H₂O  2000ml±10ml

氩气：Ar  1000000cm³±1000cm³

氮化硼：BN 40g±1g

砂粒：5000g

制备方法如下：

(1)精选化学物质原料

对所需的化学物质原料进行精选，并进行纯度控制：

镍：板材  99.99％

铝：板材  99.98％

钒：颗粒  99.99％

丙酮：液体 99.95％

去离子水：液体 99.99％

氩气：气体  99.95％

氮化硼：粉粒 99.5％

砂粒：细度 200目

(2)原材料预加工

①镍：板材切割成100×20×5mm条形块状

②铝：板材切割成100×20×5mm条形块状

③钒：粉碎、过筛，反复进行，颗粒直径≤φ6mm；

(3)清洁真空熔炼炉

①打开真空熔炼炉顶盖，用吸尘器抽吸炉内灰尘及有害物质，时间5min；

②用去离子水500ml刷洗炉体、炉盖内壁，使其洁净；

③用丙酮200ml，刷洗、擦洗炉口、炉盖口，使其洁净；

④晾干炉体、炉盖内壁、炉口、炉盖口，使真空熔炼炉处于洁净状态；

(4)清洁熔炼坩埚

①用金属铲清理熔炼坩埚内外壁疤痕及杂质；

②用吸尘器抽吸坩埚内外壁灰尘；

③用丙酮200ml清洗坩埚内壁，使其洁净；

④晾干坩埚；

(5)清洁浇铸模具、预热、涂覆脱模剂

①对浇铸使用的合金工具钢模具要清理型腔，用金属刷、铲剔除残留物及有害物质；

②用去离子水刷洗模具型腔及外部，使之洁净，然后晾干；

③配置脱模剂：氮化硼40g+去离子水100ml，成液态糊状；

④将模具整体放入烘干箱中进行预热，预热温度200℃±5℃，时间30min±2min；

⑤涂覆脱模剂，在模具型腔内，用金属刷均匀刷涂脱模剂，脱模剂厚度0.05mm，晾干备用；

(6)置放合金原料