[发明专利]一种抗氧化耐蚀动密封材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种抗氧化耐蚀动密封材料及其制备方法，该抗氧化耐蚀动密封材料的成分为：5％～20％的钴、20％～40％的铁、其余为镍，该材料中低能晶界Σ29晶界比例高于60％,其中Σ3晶界在低ΣCSL晶界中的比例高于80％，共格Σ3晶界在Σ3晶界中的比例高于80％。技术方案中抗氧化耐蚀动密封材料以综合性能优异的CoNiFe中熵合金为基本组分，并通过晶界工程的方法，提高其作为动密封材料的抗氧化性能和耐腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及一种动密封材料的制备方法，具体涉及一种抗氧化耐蚀动密封材料及其制备方法，属于动密封材料技术领域。

背景技术

动密封是航空发动机及其它透平机械的重要部件，广泛用于各种航空发动机、航改燃气轮机、汽轮机、重型燃气轮机、核电机组等领域。动密封材料通常工作在高旋转速度、高环境温度或高摩擦生热的特殊条件下，这就要求其高的耐腐蚀性能和抗氧化性能。晶界作为多晶材料的非常重要的组成部分，长期以来一直是学者研究的重点，因为晶界处的原子与晶内有着很大区别，基本处于无序状态，这也决定了晶界的独特性，晶界对不仅对材料的力学性能有很多影响，而且对物理性能也有较大影响。晶界结构和特性特别对蠕变性能、腐蚀性能等有较大影响。研究发现通过改善和优化材料的晶界特征分布可以提高材料与晶界相关的性能。这种通过形变热处理等手段大幅度提高材料低重位点阵(ΣCSL)晶界比例，优化晶界特征分布的方法就是晶界工程。相比大角随机晶界，低ΣCSL晶界具有较低的晶界能，而且相对稳定，从而这种晶界的时效抗力要大于大角随机晶界。

近年来，一种全新的多主元合金设计模式在金属材料领域被广泛采用，这种设计模式打破了以单一元素为主的传统设计，而是采用多种主要元素为基本组元的设计，从而制备出了多主元合金，目前根据主元数量及混合熵大小，将多主元合金分为中熵合金和高熵合金。高熵合金很快成为了研究热点，然后随着研究的不断深入，发现从性能及应用的价值来讲，中熵合金具有更大的潜力。Gludovatz等人^[1]研究发现CrCoNi中熵合金具有非常优异的室温及低温性能。其次CoNiFe中熵合金因为其优异的力学性能和耐腐蚀性能，也受到了研究者的青睐^[2,3]。然而经过加工变形后的FeCoNi中熵合金抗氧化性能很差，目前尚未关于通过晶界工程方法调控中熵合金抗氧化性能的报道。本发明以CoNiFe中熵合金为基本组分，并通过晶界工程的方法，提高其作为动密封材料的抗氧化性能和耐腐蚀性能。

[1]B.Gludovatz,A.Hohenwarter,K.V.Thurston,H.Bei,Z.Wu,E.P.George,R.O.Ritchie,Exceptional damage-tolerance of a medium-entropy alloy CrCoNi atcryogenic temperatures,Nature Conmucation 7(2016)10602.

[2]C.H.Tsau,S.X.Lin,C.H.Fang,Microstructures and corrosion behaviorsof FeCoNi and CrFeCoNi equimolar alloys,Materials Chemistry and Physics 186(2017)534-540.

[3]X.L.An,H.Zhao,T.Dai,H.G.Yu,Z.H.Huang,C.Guo,P.K.Chu,C.L.Chu,Effectsof heat treatment on the microstructure and properties of cold-forged CoNiFemedium entropy alloy,Intermetallics 110(2019)7.

发明内容