[发明专利]一种稀土增强钯合金及其制备方法

说明书

本发明涉及高温合金技术领域，具体公开了一种稀土增强钯合金，该合金的化学通式为Pd_7‑xRE_xV，空间群为Fm3m，称取钯、稀土和钒原材料放入坩埚中，将真空炉升温至1910～1930℃时，保温20～30min，保温的同时进行真空磁力搅拌，搅拌速率为1800～2000r/min，搅拌时间为10～12min，停止搅拌后继续加热，加热过程中每隔3～5min搅拌一次，直至温度升至为1950℃～2000℃，停止加热，待全部熔化至液态后，将真空炉功率下调至10～15KW，持续0.5～1.5h；得一种稀土增强钯合金。采用本发明的技术方案得到稀土增强的钯钒合金，硬度、高温抗氧化及高温蠕变性均得到改善。

技术领域

本发明涉及高温合金技术领域，特别涉及一种稀土增强钯合金及其制备方法。

背景技术

高温合金是国防武器和国家经济建设不可缺少的关键材料之一，通常是指以铁、镍、钴等金属元素为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，又被称为“超合金”，主要应用于航空航天领域和能源领域。

随着科技的进步与发展，例如航空器、发动机等使用环境中的温度越来越高，对材料的硬度、韧性要求提高的同时，还需要材料具备高温抗氧化以及良好的高温蠕变性能。另外由于材料的硬度和韧性是一组性能矛盾的关系，即硬度高的材料通常其韧性较低；反之，韧性高的材料其硬度较低，由于高温合金在承受高温环境的同时还需要承载一定的应力，如果材料的硬度较高，则韧性较低，通俗而言就是脆性较大，材料在应力作用下会直接发生较大的塑性变形(不能恢复形变的变形)，使材料的高温蠕变性能降低，因此研究人员致力于寻找一种在满足高温使用的前提下，硬度、韧性、抗氧化和蠕变均能够满足使用要求的合金材料。

发明内容

本发明提供了一种稀土增强钯合金及其制备方法，以解决现有的高温合金在恶劣环境中容易氧化，蠕变等问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种稀土增强钯合金，该合金的化学通式为Pd_7-xRE_xV，其中x＝0.01～0.05，空间群为Fm3m。

本技术方案的技术原理和效果在于：

1、本技术方案中一种稀土增强钯合金，稀土的加入改善了钯钒合金的韧性和硬度，同时提高了合金的高温抗氧化性和抗蠕变性能，得到了一种韧性、硬度、抗氧化性和蠕变性能均较佳的合金，同时稀土增强钯钒合金的熔点在1400℃以上，能够在高温环境中使用。

2、本技术方案中稀土RE的作用机制为：一方面为其传统的特点，能够在合金熔炼过程中与原材料中的氮氧等杂质元素快速反应，形成夹杂物快速排出，从而使合金得到净化；而另一方面，本方案中稀土元素的加入还能够提高钯钒原子之间的结合力，发明人通过计算模拟发现由于钯、钒两种材料的晶体结构不同(FCC和BCC结构)，两种原子之间的结合力弱，从而使得得到的钯钒合金具有多种有序、无序结构，同时在高温下多种结构还会相互转化，使得材料的性能受到极大的影响，而本申请中，发明人发现稀土元素直接固溶到了钯钒合金的晶体结构中，通俗而言，如同粘接剂一般，将钯原子和钒原子结合在一起，从而使得钯钒合金在高温下，各种结构的稳定性提高。

3、本技术方案中发明人通过实验发现，x取值为0.01～0.05时，稀土钯钒合金的韧性与硬度最佳，当x小于0.01时，韧性与硬度均出现下降的情形，原因在于当x小于0.01时，稀土元素大部分都在熔炼过程中与氮氧等杂质元素反应了，固溶到钯钒合金中的稀土元素少，从而使得稀土增强的效果不佳，而当x大于0.05时，通过发明人分析，稀土元素过多，其另外一个特点(细化晶粒)就会凸显出来，得到的钯钒合金晶粒过小，虽然韧性得到改善，但硬度也极大的下降。

进一步，所述RE为Y、Gd、Dy、Nd或Lu中一种或多种元素。