[发明专利]一种钴铬钽合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种钴铬钽合金及其制备方法，所述钴铬钽合金为以ε相为基体相，laves相为强化相；按质量百分含量计，所述合金由以下组分组成：铬20‑35％，钽5‑20％，余量为钴。本发明利用高能球磨+放电等离子体烧结的方式制得了上述超细晶钴铬钽合金，该合金材料硬度高达400‑950HV，压缩强度为1‑2.5Gpa，常温下与氧化铝磨盘对磨的磨损率为1.5‑3×10^‑5mm³N^‑1m^‑1，600℃下与氧化铝磨盘对磨的磨损率为0.6‑3×10^‑4mm³N^‑1m^‑1，与传统钴基高温耐磨合金相比，具有更高的高温稳定性、强度、硬度及更优的耐磨性，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及高温合金技术领域，具体涉及一种兼具耐磨损和高强度的钴铬钽合金及其制备方法。

背景技术

高温合金是指在600℃以上的高温下服役的合金总称，一般具有高强度、低蠕变、良好的抗氧化性、抗硫化性、耐热腐蚀性、耐疲劳性以及长期组织稳定性等特性。常用的高温合金按基体元素可分为铁基、镍基、铌基和钴基高温合金。其中镍基高温合金发展最快，使用最广；其次是价格低廉的铁基高温合金，但它们的耐热腐蚀性及抗热疲劳性均欠佳，成为限制其广泛应用的一个瓶颈。铌基高温合金具有较好的高温强度和低温韧性，以及较低的密度，但由于价格过高，目前铌基高温合金还不能大规模工业化。

钴基高温合金与镍基与铁基高温合金相比，具有较好的耐热腐蚀性、抗热疲劳性以及焊接性，与铌基高温合金相比，具有相对低廉的制造成本，因此近年来钴基高温合金的发展得到了越来越多的关注。

CN104046850A公开了一种钴基高温合金，所述的钴基高温合金通过在以钴为基的钴基合金中添加镍、铬、钨、钽以及镧等金属元素，改善了钴基高温合金的品质。CN103045910A公开了一种具有γ/γ'两相结构且γ'相高温稳定的钴基高温合金，该钴基高温合金通过L1₂型γ'相高温强化，γ'形貌为立方状且体积分数大于60％，其均匀分布在γ相中，具有更高的使用温度。CN101671785A公开了一种耐高温钴基高温合金，按重量％计包括：25-28W，3-8Al，0.5-6Ta，0-3Mo，0.01-0.2C，0.01-0.1Hf，0.001-0.05B，0.01-0.1Si，其余的为钴和制造引起的杂质。通过γ'析出和其它的析出机制而得到增强，改善了其在高温下的强度值。

由于缺乏金属间化合物析出强化机制，传统的钴基高温合金存在中高温强度不足的缺点。近年来出现了通过γ'相强化的钴基高温合金，其高温强度有了一定的提升，但γ'相在高温下的稳定性仍需加强。目前的钴基高温合金有一个普遍的特点，其基体相为γ相(fcc结构)或者γ相+少量ε相(hcp结构)，其中ε相为低温相，当温度升至422℃以上会转变为γ相。ε相比γ相具有更好的强度及耐磨性，如果能使ε相在高温稳定化，并通过细化晶粒和晶界强化等策略，制备超细晶钴基合金，且抑制其在高温服役环境中的晶粒长大，则能突破钴基高温合金目前的应用瓶颈，这对新型钴基高温合金的发展具有重要指导意义。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种钴铬钽合金及其制备方法，利用高能球磨+放电等离子体烧结的方式制得了一种超细晶钴铬钽合金，该合金材料以ε相为基体相，以laves相为强化相，与传统钴基高温耐磨合金相比，具有更高的高温稳定性、强度、硬度及更优的耐磨性，具有良好的应用前景。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种钴铬钽合金，所述钴铬钽合金为以ε相为基体相，laves为强化相；按质量百分含量计，所述合金由以下组分组成：铬20-35％，钽5-20％，余量为钴。