[发明专利]一种超高温耐磨合金的成型方法

说明书

本发明提供了一种超高温耐磨合金的成型方法，步骤为：(1)配置原料，使得原料的组分比例关系，按照重量百分比计，为：15～25％Al、15～20％Zn、12～15％Co、10～12％Ni、3～5％Mn、3～5％Si、1％Bi、1％La，余量为Cu和不可避免的杂质；(2)于1150～1250℃下将Al‑Cu合金熔化；之后，将其余原料加入，于1550～1650℃下熔炼，保温2～3小时，然后进行浇注成型。本发明的合金具有优异的耐高温性能，可以在1150℃下，具有150～155MPa抗拉强度和87％的延伸率；同时，本发明所得合金具有优异的耐磨和耐腐蚀性能。本发明合金适用范围广，可在特殊设备上进行应用。

技术领域

本发明属于合金技术领域，具体涉及一种超高温耐磨合金的成型方法。

背景技术

随着工程技术的不断发展，高炉、发动机等机械用材对于耐高温耐磨性能的要求越来越高，在此基础上，还要求材料具有优异的耐腐蚀性能。

传统的耐高温合金主要是Ni-Cr系、Ni-Fe-Cr系及Ni-Cr-Mo系合金，这些合金一般可以在600℃的温度下承受一定的应力工作。但是，由于工程技术的发展，人们急迫需要可耐受更高温的合金材料。在此研究方向上，美国开发出的高温合金Haynes230，在1100℃下的高温强度可以达到135Pa，延伸率可达到85％，其成分为Ni-22Cr-14W-0.5Mn-0.4Si-0.02La。该合金通过W和Cr的添加，提高了基体的强度。

在耐腐蚀合金的研制方面，第一款工业耐腐蚀合金为Monel 400，其为Ni-Cu合金，具有优良的抗还原性酸、强碱介质和海水等腐蚀的性能。之后，人们研发出了Ni-Mo合金HastelloyA，但其缺点在于只能用于70℃下的盐酸耐腐蚀，目前已经极少使用了。在上述研究的基础上，人们开发出了多种Ni-Cr-Fe、Ni-Cr-Si和Ni-Cr-Mo合金。但是这些合金的使用温度通常很低，仅为600℃以下(如Incoloy800合金)。

虽然，近十多年来，人们所制得的耐腐蚀合金的使用温度已经提高到了950～1000℃，但是仍有提高的空间，以满足更高的工程需求。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超高温耐磨合金的成型方法，所述成型方法的步骤为：

(1)配置原料，使得原料的组分比例关系，按照重量百分比计，为：

30～35％Al、15～20％Zn、12～15％Co、10～12％Ni、3～5％Mn、3～5％Si、1％Bi、1％La，余量为Cu和不可避免的杂质；其中，Al和Si以Al-Cu合金的形式存在；

(2)于1150～1250℃下将Al-Cu合金熔化，进行保温或者不保温；之后，将其余原料加入，于1550～1650℃下熔炼，保温2～3小时，然后进行浇注成型。

本发明通过对于合金原料的调整，获得了一种可以在950℃下，抗拉强度达到170～175MPa，在1150℃下，抗拉强度达到150～155MPa，延伸率为87％的合金材料。

通过实验验证发现，本发明合金在1050℃下，使用5小时、24小时、3天后，均无开裂、肉眼可见腐蚀现象。

发明人在利用ISO10271的方法配制的酸蚀液对本发明所得合金进行酸蚀后，未发现有钴离子、镍离子，从这个角度来看，也可说明本发明的合金具有优异的耐腐蚀性能。

本发明合金在M-2000型摩擦磨损试验机上测试合金耐磨性能时当载荷为200N时，摩擦系数为0.1736，磨损率为0.0063mg/m，表明本发明所的合金具有良好的耐磨性能。

作为本发明的一个优选方案，所述原料的组分比例关系中，Ni与Mn的重量比3:1。

作为本发明的一个优选方案，所述原料的组分比例关系中，Zn与Co的重量比为1.1:1。