碳化鎢的溶解，并且在某些應(yīng)用中，碳因此應(yīng)是在基體中為Owt % ο
[0035]鉻對(duì)于耐腐蝕性是重要的且確保富含鉻的碳化物和富含鉻的硼化物的析出。鉻因此優(yōu)選地以至少5被％的量包括在鎳基合金基體中。然而，鉻是強(qiáng)的碳化物形成體且因此高的鉻量可導(dǎo)致碳化鎢顆粒的增加的溶解。鉻因此應(yīng)限制到14wt%。例如，鉻的量是5.0-9.5wt%或者ll-14wt%。在某些應(yīng)用中，希望完全避免碳化鎢顆粒的溶解。在該情形中，鉻的含量在鎳基合金基體中可以是Owt%。
[0036]硅在鎳基合金粉末的制造工藝中使用且因此可以在鎳基合金基體中存在，典型地以至少0.5wt%的量，例如2.5-3.25界七％或4.0-4.5wt%。硅可以對(duì)M6C類型的富含鎢的碳化物具有穩(wěn)定作用，并且因此硅的含量應(yīng)限制到4.5wt%。
[0037]硼形成富含鉻和鐵的硼化物，其有助于鎳基合金基體的析出硬化。硼應(yīng)以至少
1.25被％的量存在，以實(shí)現(xiàn)重要的析出硬化效果。然而，硼在鎳(其構(gòu)成基體中的主要元素)中的溶解性是有限的且因此硼的量應(yīng)不超過3.0wt%。例如，硼的量是1.25-1.8wt%或者 2.0-2.5wt % 或者 2.5-3.0wt %。
[0038]鐵通常包括在制造鎳基合金粉末產(chǎn)生的廢金屬中。當(dāng)形成硼化物和碳化物時(shí)，鐵對(duì)鎳基合金基體的強(qiáng)度具有積極的效果。至少I %的鐵因此應(yīng)存在于鎳基合金粉末中。然而，高的鐵量導(dǎo)致碳化鎢顆粒的溶解且因此應(yīng)限制到4.5wt%。例如，鐵以1.0-2.5被％或3.0-4.5wt%的量存在。
[0039]鎳構(gòu)成鎳基合金的平衡量部分。鎳適合作為基體材料，因?yàn)槠涫欠浅ｍg性的金屬并且也因?yàn)樘荚阪囍械娜芙舛仁堑偷?。碳的低的溶解度是基體材料中的重要特性，以便避免鎢顆粒的溶解。鎳相比另一常規(guī)基體材料的鈷是更便宜的。
[0040]鎳基合金的合適的組分的示例是:
[0041]C:0.1 ；S1:2.3 ；B:1.25 ；Fe 1.25 ;平衡量的Ni和不可避免的雜質(zhì)。
[0042]C:0.1 ；S1:2.3 ；B:1.75 ；Fe 1.25 ;平衡量的Ni和不可避免的雜質(zhì)。
[0043]C:0.1 ；S1:3.2 ；B:1.25 ；Fe 1.25 ;平衡量的Ni和不可避免的雜質(zhì)。
[0044]C:0.25 ；Cr:5.0 ；S1:3.25 ；B:1.25 ；Fe:l.0 ;平衡量的 Ni 和不可避免的雜質(zhì)。
[0045]C:0.35 ；Cr:8.5 ；S1:2.5 ；B:1.25 ；Fe:l.0 ;平衡量的 Ni 和不可避免的雜質(zhì)。
[0046]C:0.35 ；Cr:9.5 ；S1:3.0 ；B:2.0 ；Fe:3.0 ;平衡量的 Ni 和不可避免的雜質(zhì)。
[0047]C:0.5 ；Cr:ll.5 ；S1:4.0 ；B:2.5 ；Fe:3.0 ;平衡量的 Ni 和不可避免的雜質(zhì)。
[0048]C:0.75 ；Cr:14.0 ；S1:4.0 ；B:2.0 ；Fe:4.5 ;平衡量的 Ni 和不可避免的雜質(zhì)。
[0049]鎳基合金顆粒具有基本上球形的形狀，替代地是，具有變形的球形形狀。
[0050]鎳基合金顆粒的尺寸< 32 μπι。該尺寸可以利用激光衍射來確定，即:當(dāng)激光束穿過在空氣中或在液體中的顆粒的分散物時(shí)產(chǎn)生的衍射光的“光暈”的分析。最大尺寸被選擇成32 μ m，以便確保合金顆粒完全地包圍較大的碳化鎢顆粒中的每一個(gè)。根據(jù)替代方式，鎳基合金顆粒的最大尺寸為30 μ m、28 μ m、26 μ m、24 μ m或22 μ m。
[0051]在本發(fā)明的粉末中的合金顆粒的尺寸的重要性在下面參考圖3a和圖3b來解釋。圖3a顯示了本發(fā)明的粉末混合物的樣品I，其中合金顆粒3具有32 μπι的尺寸。圖3b示意性地顯示了具有大的合金顆粒3 (例如125 μπι)的常規(guī)粉末混合物的樣品2。碳化鎢顆粒4的尺寸在樣品I和2中是相同的，例如125 μπι。樣品I和2也具有相同的體積V。
[0052]因?yàn)樵诒景l(fā)明的樣品I中的合金顆粒3基本上小于樣品2中的合金顆粒3，所以在兩個(gè)樣品I和2的體積V相同的條件下，在樣品I中存在的合金顆粒比在樣品2中存在的合金顆粒更多。
[0053]因此，如在圖3a中看到的，在本發(fā)明的樣品I中存在足夠的合金顆粒3以包圍大的碳化鎢顆粒4。在圖3b中顯示的比較樣品2中，合金顆粒3是較大的且因此樣品體積V不包含足夠的合金顆粒3來完全地包圍碳化鎢顆粒4。
[0054]鎳基合金顆粒存在于粉末混合物中，在從32 μπι的最大尺寸向下直到微米粒度級(jí)的顆粒尺寸的寬范圍內(nèi)。
[0055]當(dāng)鎳基合金顆粒的很大部分具有非常小的尺寸時(shí)，粉末混合物趨向于結(jié)塊并且變得難以將粉末混合物混合到所有碳化鎢顆粒完全地嵌入在鎳基合金粉末顆粒中的程度。結(jié)塊也引起粉末混合物的流動(dòng)性的問題。
[0056]因此，镲基合金顆粒應(yīng)被選擇成使得镲基合金顆粒的d50是6-20 μ m，更優(yōu)選地10-15 μπι。鎳基合金粉末中的顆粒的尺寸是近似地正態(tài)分布的。術(shù)語“d50”從而意味著顆粒的50%具有小于在6-20 μπι范圍，更優(yōu)選地在10-15 μπι范圍內(nèi)的特定值的尺寸。例如，在镲基合金粉末中，D5?？梢允?20 μ m、19 μ m、18 μ m、17 μ m、16 μ m、15 μ m、14 μ m、13 μ m、12 μ m、11 μ m、10 μ m。
[0057]碳化鎢顆粒的粉末以碳化鎢粉末和余量鎳基合金粉末的30-70%的比與鎳基合金顆粒粉末混合。
[0058]在本發(fā)明的粉末混合物中的碳化鎢顆粒和鎳基合金粉末之間的確切體積比由在凝固部件指定用于的應(yīng)用中的磨損條件來決定。然而，關(guān)于碳化鎢粉末，最小可接受的量是30vol%，以便實(shí)現(xiàn)明顯的耐磨性。碳化鎢粉末的量不應(yīng)超過70vol%，因?yàn)镠IP部件于是可以變得太脆。進(jìn)一步難以將超過70vol%的量的碳化鎢粉末與鎳基合金顆粒共混或混合到基本上所有碳化鎢顆粒完全地嵌入鎳基合金粉末中的程度。
[0059]例如，體積比可以是40vol%碳化鎢粉末和60vol%鎳基合金粉末，或者50vol%碳化鎢粉末和50vol%鎳基合金粉末，或者45vol%碳化鎢粉末和55vol%鎳基合金粉末。
[0060]在第三步驟中，將碳化鎢粉末和鎳基合金粉末共混成粉末混合物。共混優(yōu)選地在V型混合器中執(zhí)行。共混步驟確保碳化鎢顆粒在本發(fā)明的粉末混合物的體積中均勻地分布且基本上所有的碳化鎢顆粒分別單獨(dú)地嵌入鎳基合金粉末中。
[0061]在第四步驟中，粉末混合物被倒入限定部件的形狀的模子10內(nèi)。模子隨后被密封，例如通過將蓋13焊接到周向壁12上。在密封模子10之前，可將真空施加到粉末混合物，例如通過使用真空泵。真空從粉末混合物去除空氣。從粉末混合物去除空氣是重要的，因?yàn)榭諝獍瑢?duì)基體的韌性具有負(fù)面作用的氬。
[0062]在第五步驟中，使已填充的模子經(jīng)受在預(yù)定溫度、預(yù)定等靜壓力下經(jīng)受熱等靜壓(HIP)持續(xù)預(yù)定的時(shí)間，使得鎳基合金顆粒彼此冶金結(jié)合。模子從而被放置在可加熱的壓力室中，通常稱為熱等靜壓室(HIP室)。
[0063]加熱室利用氣體比如氬氣加壓到超過500巴的等靜壓力。通常，等靜壓力是900-1200巴。加熱室被加熱到低于鎳基合金粉末的熔點(diǎn)的溫度。溫度越靠近熔點(diǎn)，形成熔化相和脆性碳化物和硼化物網(wǎng)的不想要的條紋的危險(xiǎn)越高。因而，溫度應(yīng)在HIP期間在爐中是盡可能低的。然而，在低溫下，擴(kuò)散過程減慢并且材料將包含殘余孔隙且顆粒之間的冶金結(jié)合變?nèi)?。因此，溫度?00-1150°C，優(yōu)選地1000-1150°C。模子在預(yù)定的壓力和預(yù)定的溫度下保持在加熱室中預(yù)定的時(shí)間段。在HIPP期間在粉末顆粒之間發(fā)生的擴(kuò)散過程是隨時(shí)間變化的，因此長的時(shí)間是優(yōu)選的。優(yōu)選地，模子應(yīng)被HIP處理0.5-3小時(shí)的時(shí)間段，優(yōu)選地1-2小時(shí)，最優(yōu)選地I小時(shí)。
[0064]在HIP期間，鎳基合金粉末的顆粒塑性地變形并通過各種擴(kuò)散過程彼此冶金地結(jié)合并且冶金結(jié)合鎢顆粒，從而形成了擴(kuò)散結(jié)合的鎳基合金顆