[发明专利]一种钴铬镍合金材料及其粉末冶金制备方法

说明书

本发明公开了一种钴铬镍合金材料及其粉末冶金制备方法，该钴铬镍合金材料采用Co‑Cr‑Ni‑M‑C原始粉末制成，其中M选自Mo、W、Fe、Si、Mn中的一种或几种。该钴铬镍合金材料在制备过程中采用先期负压脱蜡，烧结温度范围进行低真空烧结的方式烧结成型。本发明给出了通过调节原始料组分Ni含量、采用粉末冶金方法获得单相ε‑hcp Co合金和双相α‑fcc，ε‑hcp Co合金的方案。

技术领域

本发明涉及机械加工和粉末冶金领域，具体涉及一种钴铬镍合金材料及其粉末冶金制备方法，一种基于粉末冶金方法制备钴铬镍合金材料及其组织演变规律。

背景技术

钴铬镍合金具有优良的力学性能，耐磨性和生物相容性，可用于牙科、人工关节连接件等。另外，钴铬镍合金同时具有很高的高温强度、抗粘连性和耐各种形式腐蚀的性能，在化工、石油和天然气设备、燃气涡轮、航空及钢铁工业中有着广泛的用途。

高钴系列钴铬合金通常通过铸造加工或者铸造后进行热锻加工，其制备技术大多过于繁复，过程控制难度较大，价格也较为昂贵。铸造加工合金有粗大的柱状晶，严重影响了合金的力学性能。铸造加工的钴铬合金塑性、疲劳强度较低，被认为是植入器械发生偶然断裂失效的主要原因。因此为提高塑性和疲劳强度，铸造后的合金通常采用一系列的热机械处理过程如热等静压处理等，以消除收缩孔、打乱铸造晶获得细晶粒组织结构以期提高力学性能。同时采用Ni合金化方式制备钴铬镍合金，加入Ni稳定高温的面心立方(fcc)组织结构来进一步提高塑性和抗疲劳性能。已有的报道结果中，高钴系列钴铬镍合金的屈服强度和抗拉强度通常可分别达到451MPa、736MPa,硬度269HV，延伸率为8％，塑性表现依然不佳。

目前在粉末高温合金领域如高镍-钴-铬系列合金，美国、俄罗斯、英国、法国、德国、加拿大、瑞典、中国、日本、意大利以及印度等国家均开展了研究工作，但仅有美国、俄罗斯、法国和英国能独立研发粉末高温合金并建立了相应的合金牌号。我国于上世纪80年代开始研制粉末高温合金，虽然研制的粉末高温合金性能达到国际标准要求，但由于超声波探伤夹杂物(夹杂物轴向堆积)伤波高于美国标准，一直未得到考核和应用。且我国目前尚不具备粉末高温合金大尺寸棒材的挤压开坯能力和惰性气体(或真空)保护的大型等温锻造设备，关键装备的缺乏已经成为挤压+等温锻造工艺路线粉末高温合金研制和生产的瓶颈。

发明内容

本发明的目的提供一种钴铬镍合金材料及其粉末冶金制备方法。

本发明采用这样的技术方案来实现：

一种钴铬镍合金材料，该材料的组织为单相ε-hcp Co合金或双相α-fcc，ε-hcp Co合金。

进一步地，该材料采用以下原始粉末制成：该钴铬镍合金材料采用Co-Cr-Ni-M-C原始粉末制成，各原始粉末的添加量按重量百分比计为：Co 55％～65％，Cr+Ni 25％～35％，M 2％～12％，C 0.1～0.2％；其中，Cr和Ni的重量比大于1，M选自Mo、W、Fe、Si、Mn中的一种或几种的组合。

所述钴铬镍合金材料原始粉末中主要组元Co原始粉末以二种粒径组成：2.5～4.0um,0.8～1.5um,重量百分比为：50％～65％，35％～50％。

进一步地，所述的原始粉末在混料过程中添加聚氧乙烯十二烷基醚作为分散剂，以降低球磨过程中粉末的团聚现象和料浆的粘性，分散剂添加量：1～3ml/100g。

本发明还涉及制备所述钴铬镍合金材料的方法，包括以下步骤：

1)将原始粉末按照比例称取，配制成混合粉，将混合粉再进行湿法球磨，混合后干燥得混合料；

2)将步骤1)中的混合料掺加石蜡成型剂，石蜡添加量(重量百分比)为6～10％，然后利用筛网进行擦筛造粒；

3)将步骤2)中得到的物料压制成形得到压坯，压制压力为450～600MPa；