專利名稱：：一種含硼高硅蒙乃爾合金及其制備方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于材料制備
技術領域：
，涉及一種高硅蒙乃爾合金，具體涉及一種含硼高硅蒙乃爾合金，本發(fā)明還涉及該含硼高硅蒙乃爾合金的制備方法。
背景技術：
：高硅蒙乃爾合金是以金屬鎳為主，金屬銅為輔的鎳合金，其中Si占3.5%-4.5%(wt%)。高硅蒙乃爾合金特別適合于高強度及承受強腐蝕介質(zhì)作用的使用場合，如航空、航海、化工設備等的零件。但由于該合金主要組元Ni和Cu極易氧化和吸氣，因而在凝固時，會形成大量的氣孔或在晶界上生成大量的夾雜物，導致合金性能嚴重下降，嚴重制約該合金應用范圍。為解決蒙乃爾合金在高溫條件下的吸氣和氧化問題，在其熔煉過程中，把合金的含氣量和氧化程度降低到最低水平是熔煉的關鍵之一。同時，由于銅的熔點(1083°C)和鎳的熔點(1453°C)相差很大，用普通工藝熔煉法制備的高硅蒙乃爾合金，都會產(chǎn)生枝晶偏析現(xiàn)象，枝晶偏析對材料的機械性能、抗腐蝕性能和工藝性能都不利。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種含硼高硅蒙乃爾合金，解決了現(xiàn)有的高硅蒙乃爾合金由于枝晶偏析導致機械性能、抗腐蝕性能和工藝性能不好的問題。本發(fā)明的另一目的是提供一種制備上述含硼高硅蒙乃爾合金的方法。本發(fā)明所采用的技術方案是一種含硼高硅蒙乃爾合金，按照質(zhì)量百分比，由以下組分組成Cu:28.0%-30.0%，F(xiàn)e:0-2.0%，Mn:0-1.0%，Si:3.5%-4.5%，B:0.01%-0.10%，余量為Ni，各組分的質(zhì)量百分比之和為100%。本發(fā)明所采用的另一技術方案是一種制備含硼高硅蒙乃爾合金的方法，具體按照以下步驟實施按照質(zhì)量百分比，稱取28.0%-30.0%的Cu粉，0-2.0%的Fe粉，0-1.0%的Mn粉，3.5%-4.5X的Si粉，0.01X-0.10%的B粉，余量為Ni粉，各組分的質(zhì)量百分比之和為100%，將稱取的合金粉末放入混料機內(nèi)攪拌6-10小時使合金粉末充分攪拌均勻，然后壓制成塊狀置入氧化鋁坩堝中，將裝有塊狀合金材料的氧化鋁坩堝放入真空爐中進行熔煉，得到含硼高硅蒙乃爾合金。本發(fā)明的特點還在于，其中的將裝有塊狀合金材料的氧化鋁坩堝放入真空爐中進行熔煉，熔煉工藝為溫度在20分鐘-30分鐘內(nèi)由室溫升到300°C_400°C，再在30分鐘-40分鐘內(nèi)由300°C-40(TC升到IOO(TC-IIO(TC，最后在40分鐘-50分鐘內(nèi)由IOO(TC-IIO(TC升到1350°C-145(TC，保溫30分鐘-60分鐘，隨爐冷卻至室溫。本發(fā)明的有益效果是，采用金屬粉末冶金工藝可以有效的避免枝晶偏析的產(chǎn)生。硼元素作為合金的"維生素"，在合金中可以起到強烈的變質(zhì)劑的作用。另外，硼的固溶度很小，容易在晶界偏聚，阻礙晶粒長大降低界面能，促使生核，起到細化晶粒作用。加入適量的硼也有利于改變晶界上第二相的形態(tài)，使之更易于球化，提高晶界強度，從而提高合金綜合力學及耐腐蝕性能等。具體實施例方式下面結合具體實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。本發(fā)明含硼高硅蒙乃爾合金，按照質(zhì)量百分比，由以下組分組成Cu:28.0%-30.0%，F(xiàn)e:0—2.0%，Mn:0—1.0%，Si:3.5%-4.5%，B:0.01%-0.10%，余量為Ni，各組分的質(zhì)量百分比之和為100%。硼元素作為合金的"維生素"，在合金中可以起到強烈的變質(zhì)劑的作用。硼大量偏聚于晶界，能改變界面能量，有利于改變晶界上第二相的形態(tài)，使之更易于球化，提高晶界強度。在高溫合金方面，硼在GH761合金中主要通過在晶界偏聚，影響晶界擴散和析出，進而對合金的持久和蠕變性能產(chǎn)生強化作用。在銅合金方面，微量硼的加入使黃銅、鋁青銅和白銅的晶粒都明顯細化，從而導致強度提高。微量硼對HPb59-l具有很強的變質(zhì)細化作用，能夠完全消除柱狀晶，并使晶粒尺寸由mm級細化至肉眼不可分辨。硼對黃銅鑄態(tài)組織的晶粒細化作用，只有在質(zhì)量分數(shù)為0.15wt^左右時對鑄態(tài)組織的細化效果最好，硼的細化晶粒的作用，在含量達到某一值后才能顯示其效果。硼在合金中起到了變質(zhì)劑的作用，由于在凝固過程或凝固前形成針狀相及塊狀相，部分地起到了均質(zhì)形核的作用。硼的固溶度很小，容易在晶界上聚集，阻礙晶粒長大降低界面能，促進生核，也起到細化晶粒的作用。對錫黃銅來說，硼含量在0.01-0.07%范圍內(nèi)耐蝕性最好。故本發(fā)明中硼的質(zhì)量百分比0.01%-0.10%是最佳含量。本發(fā)明制備含硼高硅蒙乃爾合金的方法，具體按照以下步驟實施按照質(zhì)量百分比，稱取28.0%-30.0%的Cu粉，0-2.0%的Fe粉，0-1.0%的Mn粉，3.5%-4.5X的Si粉，0.01X-0.10%的B粉，余量為Ni粉，各組分的質(zhì)量百分比之和為100%，將上述合金粉末放入混料機內(nèi)攪拌6-10小時使合金粉末充分攪拌均勻，然后壓制成塊狀置入氧化鋁坩堝中，將氧化鋁坩堝放入真空爐中進行熔煉。熔煉采用ZRS-18Q型微機程控真空高溫燒結爐，熔煉工藝為溫度在20分鐘-30分鐘內(nèi)由室溫升到300°C_400°C，再在30分鐘-40分鐘內(nèi)由300°C-400°〇升到IOO(TC-IIO(TC，最后在40分鐘-50分鐘內(nèi)由IOO(TC-IIO(TC升到1350°C-145(TC，保溫30分鐘-60分鐘，隨爐冷卻至室溫，得到含硼高硅蒙乃爾合金。實施例1按照質(zhì)量百分比，稱取28.0%的Cu粉，2.0%的Fe粉，1.0%的Mn粉，3.5%的Si粉，0.01%的B粉，余量為Ni粉，各組分的質(zhì)量百分比之和為100%，將上述合金粉末放入混料機內(nèi)攪拌6小時使合金粉末充分攪拌均勻，然后壓制成塊狀置入氧化鋁坩堝中，將氧化鋁坩堝放入真空爐中進行熔煉。熔煉采用ZRS-18Q型微機程控真空高溫燒結爐，熔煉工藝為溫度在20分鐘內(nèi)由室溫升到30(TC，再在30分鐘內(nèi)由30(TC升到IOO(TC，最后在40分鐘內(nèi)由IOO(TC升到135(TC，保溫30分鐘，隨爐冷卻至室溫，得到含硼高硅蒙乃爾合金。實施例2按照質(zhì)量百分比，稱取30.0%的Cu粉，0.5%的Mn粉，4.5%的Si粉，0.03%的B粉，余量為Ni粉，各組分的質(zhì)量百分比之和為100%，將上述合金粉末放入混料機內(nèi)攪拌10小時使合金粉末充分攪拌均勻，然后壓制成塊狀置入氧化鋁坩堝中，將氧化鋁坩堝放入真空爐中進行熔煉。熔煉采用ZRS-18Q型微機程控真空高溫燒結爐，熔煉工藝為溫度在30分鐘內(nèi)由室溫升到40(TC，再在40分鐘內(nèi)由40(TC升到IIO(TC，最后在50分鐘內(nèi)由IIO(TC升到145(TC，保溫60分鐘，隨爐冷卻至室溫，得到含硼高硅蒙乃爾合金。實施例3按照質(zhì)量百分比，稱取29%的Cu粉，1.0%的Fe粉，4.0%的Si粉，0.05%的B粉，余量為Ni粉，各組分的質(zhì)量百分比之和為100%，將上述合金粉末放入混料機內(nèi)攪拌8小時使合金粉末充分攪拌均勻，然后壓制成塊狀置入氧化鋁坩堝中，將氧化鋁坩堝放入真空爐中進行熔煉。熔煉采用ZRS-18Q型微機程控真空高溫燒結爐，熔煉工藝為溫度在25分鐘內(nèi)由室溫升到35(TC，再在35分鐘內(nèi)由35(TC升到1050°C，最后在45分鐘內(nèi)由105(TC升到1400°C，保溫40分鐘，隨爐冷卻至室溫，得到含硼高硅蒙乃爾合金。實施例4按照質(zhì)量百分比，稱取30.0%的Cu粉，1.5%的Fe粉，1.0%的Mn粉，4.0%的Si粉，0.10%的B粉，余量為Ni粉，各組分的質(zhì)量百分比之和為100%，將上述合金粉末放入混料機內(nèi)攪拌10小時使合金粉末充分攪拌均勻，然后壓制成塊狀置入氧化鋁坩堝中，將氧化鋁坩堝放入真空爐中進行熔煉。熔煉采用ZRS-18Q型微機程控真空高溫燒結爐，熔煉工藝為溫度在30分鐘內(nèi)由室溫升到40(TC，再在30分鐘內(nèi)由40(TC升到IIO(TC，最后在40分鐘內(nèi)由IIO(TC升到135(TC，保溫30分鐘，隨爐冷卻至室溫，得到含硼高硅蒙乃爾合金。表1普通高硅蒙乃爾合金和本發(fā)明制備的含硼高硅蒙乃爾合金性能對比表<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表1為普通高硅蒙乃爾合金和本發(fā)明四個實施例制備的含硼高硅蒙乃爾合金性能對比，從表1中可以看出，和普通高硅蒙乃爾合金相比，采用本發(fā)明方法制作的含硼高硅蒙乃爾合金硬度較高，且耐蝕性較好。本發(fā)明含硼高硅蒙乃爾合金及其制作方法，采用金屬粉末冶金工藝可以有效的避免枝晶偏析的產(chǎn)生。硼元素作為合金的"維生素"，在合金中可以起到強烈的變質(zhì)劑的作用。另外，硼的固溶度很小，容易在晶界偏聚，阻礙晶粒長大降低界面能，促使生核，起到細化晶粒作用。加入適量的硼也有利于改變晶界上第二相的形態(tài)，使之更易于球化，提高晶界強度，從而提高合金綜合力學及耐腐蝕性能等。權利要求一種含硼高硅蒙乃爾合金，其特征在于，按照質(zhì)量百分比，由以下組分組成Cu28.0％-30.0％，F(xiàn)e0-2.0％，Mn0-1.0％，Si3.5％-4.5％，B0.01％-0.10％，余量為Ni，各組分的質(zhì)量百分比之和為100％。2.—種制備權利要求1所述的含硼高硅蒙乃爾合金的方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施按照質(zhì)量百分比，稱取28.0%-30.0%的Cu粉，0-2.0%的Fe粉，0-1.0%的Mn粉，`3.5%-4.5X的Si粉，0.01X-0.10%的B粉，余量為Ni粉，各組分的質(zhì)量百分比之和為`100%，將稱取的合金粉末放入混料機內(nèi)攪拌6-10小時使合金粉末充分攪拌均勻，然后壓制成塊狀置入氧化鋁坩堝中，將裝有塊狀合金材料的氧化鋁坩堝放入真空爐中進行熔煉，得到含硼高硅蒙乃爾合金。3.根據(jù)權利要求2所述的含硼高硅蒙乃爾合金的制備方法，其特征在于，所述的將裝有塊狀合金材料的氧化鋁坩堝放入真空爐中進行熔煉，熔煉工藝為溫度在20分鐘-30分鐘內(nèi)由室溫升到300°C-400°C，再在30分鐘-40分鐘內(nèi)由300°C-400°C升到IOO(TC-110(rC，最后在40分鐘-50分鐘內(nèi)由IOO(TC-IIO(TC升到1350°C-1450。C，保溫30分鐘-60分鐘，隨爐冷卻至室溫。全文摘要本發(fā)明公開的一種含硼高硅蒙乃爾合金，按照質(zhì)量百分比，由以下組分組成Cu28.0％-30.0％，F(xiàn)e0-2.0％，Mn0-1.0％，Si3.5％-4.5％，B0.01％-0.10％，余量為Ni，各組分的質(zhì)量百分比之和為100％。制備該合金的方法，首先按照以上配比稱取合金粉末，將稱取的合金粉末放入混料機內(nèi)攪拌6-10小時使合金粉末充分攪拌均勻，然后壓制成塊狀置入氧化鋁坩堝中，將裝有塊狀合金材料的氧化鋁坩堝放入真空爐中進行熔煉，得到含硼高硅蒙乃爾合金。本發(fā)明含硼高硅蒙乃爾合金及其制備方法，解決了現(xiàn)有的高硅蒙乃爾合金由于枝晶偏析導致機械性能、抗腐蝕性能和工藝性能不好的問題。文檔編號C22C1/10GK101701306SQ200910309808公開日2010年5月5日申請日期2009年11月16日優(yōu)先權日2009年11月16日發(fā)明者梁淑華,范志康,鄒軍濤,韓昶申請人:西安理工大學