[发明专利]一种Mo-Ti-Cr-C合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Mo‑Ti‑Cr‑C合金材料，由以下质量百分比的原料制成：Ti 2%~12%，Cr 3%~7%，C 1%~5%，余量为Mo和不可避免的杂质。另外，本发明还公开了制备该Mo‑Ti‑Cr‑C合金材料的方法，该方法为：一、将钛粉、铬粉、碳粉和钼粉混合均匀后压制成电极，然后置于真空自耗电弧熔炼炉中熔炼1~3次，得到半成品铸锭；二、将半成品铸锭切割加工成棒材，打磨后进行电子束区域熔炼，冷却后得到Mo‑Ti‑Cr‑C合金材料。本发明Mo‑Ti‑Cr‑C合金材料具有纯度高、氧质量含量低、塑性好、优异的力学性能和抗氧化性能等特点，在航空航天及国防工业上有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于合金制备技术领域，具体涉及一种Mo-Ti-Cr-C合金材料及其制备方法。

背景技术

现代的发动机系统不仅推力大，而且推重比不断提高，高性能飞行器的发展有赖于先进动力系统与之匹配，随着发动机推力和效率的提高，发动机的进口温度需不断提高，在发动机部件中，热端关键部件的工作条件最为苛刻，要在1200℃以上高温和腐蚀环境中承受高的应力，而且还要求使用寿命长，这就要求关键部件材料具有良好的抗腐蚀性能，高的抗蠕变性能，高的高温持久强度、断裂韧性和疲劳性能等。难熔金属因具有高强度、高熔点、良好的室温塑性、耐蚀性和易于加工成形等优点已在航空、航天、核工业等高温环境中得到了应用，是最重要的超高温结构材料。然而，难熔金属材料高温氧化限制了其应用，这是由于难熔金属在超高温恶劣环境服役过程中，最主要损坏形式是氧化，目前还没有找到一种特别有效的解决方法，而且对其氧化机理尚不明确；同时高温抗氧化要求限制了材料组分和微结构的设计自由度。难熔金属在超高温极端环境下的长时间动态热/力耦合载荷条件下，经历了热冲击或长时间热疲劳的综合作用，材料自身已有的强韧化机制在高温服役下可能失去了作用。因此，目前需要一种超过目前高温合金使用温度极限的材料，这种新材料需具有高熔点、塑性好、抗氧化和高温强度高、纯度高和杂质含量低等特点。

在公开(公告)号 CN109763047A的专利中，公开一种高强度的Mo-Ti-Zr-CNT 钼合金复合材料及其制备方法，采用碳纳米管替代传统石墨，作为TZM钼合金的碳源，在钼中掺杂TiH2、ZrH2以及CNT后获得的钼合金，各组分按质量百分比构成为：Ti 0.5％，Zr 0.1％，CNT 0.03％，余量为Mo，该发明通过对球磨以及放电等离子烧结等工艺的优化，使制备的Mo-Ti-Zr-CNT 钼合金复合材料的硬度和屈服强度得到有效地提高。

以上专利公开的合金复合材料采用粉末冶金法制备，其制备的Mo-Ti-Zr-CNT 钼合金复合材料的硬度和屈服强度得到有效地提高，但对于该材料否能具备高温抗氧化性能（氧质量含量低）没有公开。

发明内容

本发明的目的是提供一种Mo-Ti-Cr-C合金材料及其制备方法，采用真空电弧熔炼法制备Mo-Ti-Cr-C合金材料，制得的合金材料具有纯度高、氧质量含量低、塑性好、优异的力学性能和抗氧化性能等特点，在航空航天及国防工业上有广阔的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种Mo-Ti-Cr-C合金材料，由以下质量百分比的原料制成：Ti 2%~12%，Cr 3%~7%，C 1%~5%，余量为Mo和不可避免的杂质。

上述的一种Mo-Ti-Cr-C合金材料，优选的，由以下质量百分比的原料制成：Ti 4%~10%，Cr 4%~6%，C 2%~4%，余量为Mo和不可避免的杂质。

上述的一种Mo-Ti-Cr-C合金材料，优选的，由以下质量百分比的原料制成：Ti 7%，Cr 5%，C 3%，余量为Mo和不可避免的杂质。

另外，本发明还提供了一种制备上述Mo-Ti-Cr-C合金材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：