[发明专利]一种基于第二类组织强化的奥氏体合金及其制备方法

说明书

一种基于第二类组织强化的奥氏体合金，其化学成分的质量百分比为：铁铬镍合金粉末为50‑75、钴基合金粉末为25‑50；上述奥氏体合金的制备方法主要是将铁铬镍合金粉末与钴基合金粉末混合均匀；将混合粉末装入石墨模具中，进行放电等离子烧结，烧结压力为30‑50MPa，烧结温度为1000‑1150℃，升温速度为50℃/min，烧结保温时间为5‑20min，烧结真空度：≤8Pa，烧结后随炉冷却，制得基于第二类组织强化的奥氏体合金。本发明工艺简单，流程短，生产成本低，节能环保，制备出的奥氏体合金不仅具有很好的室温强度和塑性，能够最大程度避免晶粒长大造成的性能恶化。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，特别涉及一种奥氏体合金及其制备方法。

背景技术

粉末冶金作为一种新型的生产工艺，越来越被人们重视，由于其独特的优点，已成为解决新材料诸多问题的钥匙。目前，在粉末冶金领域，奥氏体合金强韧化的方法主要有加入第二相强化粒子，原位生成法，制备纳米晶等。

加入第二相强化粒子虽然能够有效提高奥氏体合金的强度及高温稳定性，但是由于增强相多为脆性相，因而不能很好的与基体协调变形，增强相与基体界面处往往是裂纹萌生的位置，致使该类材料塑性一般较差。原位生成法是利用特殊化学反应使增强相在奥氏体合金内自己生成，但其内部化学反应过程和反应程度，增强相分布状况很难控制，且生产周期长，成本高。制备奥氏体纳米晶虽能够在一定程度上提高组织的强度和塑性，但随着温度升高晶粒尺寸超过临界尺寸时，纳米晶粒的持续生长能引起体系中晶界自由能的显著下降，从而导致体系发生热力学失稳，晶粒迅速长大，对材料性能造成不利影响。

此外，有学者提出利用粉末烧结技术制备铁素体-奥氏体双相合金材料，利用铁素体的强度和奥氏体的塑性，来获得具有良好性能的新材料。但由于铁素体与奥氏体的晶体结构不同，两相界面处不能形成完善的共格关系，在受力变形情况下，两相不能很好的协调变形，从而大大降低材料的塑性。

发明内容

本发明目的在于提供一种工艺简单、流程短、生产成本低、节能环保、在提高基体强度的同时还能够获得高塑性的基于第二类组织强化的奥氏体合金及其制备方法。

本发明的基于第二类组织强化的奥氏体合金是一种具有两种组织结构特征、并兼有两种合金性能特点的复合材料，铁铬镍合金与钴基合金均为面心立方晶体结构，其化学成分的质量百分比为：铁铬镍合金粉末为50-75、钴基合金粉末为25-50；所述铁铬镍合金粉末的配方按质量百分比计的含量为铬19.21、镍10.34、硅0.84、锰0.25、碳0.024、余量为铁，上述粉末的粒度为50-150μm；所述钴基合金粉末的配方按质量百分比计的含量为铬29、钨4.4、镍1.1、硅1.1、碳1.1、铁0.2％，余量为钴，上述粉末的粒度为120-200μm。

上述奥氏体合金的制备方法：

(1)混粉

将铁铬镍合金粉末与钴基合金粉末按上述组分及其质量百分比含量配比混合粉末，将混合粉末放入研钵中，充分搅拌0.5-1h，直至铁铬镍合金粉末与钴基合金粉末混合均匀；

(2)放电等离子烧结

将步骤(1)得到的混合粉末装入石墨模具中，采用放电等离子烧结设备进行烧结，烧结电流类型为直流脉冲电流，烧结压力为30-50MPa，烧结温度为1000-1150℃，升温速度为50℃/min，烧结保温时间为5-20min，烧结真空度：≤8Pa，经快速烧结后随炉冷却，制得组织均匀的基于第二类组织强化的奥氏体合金。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、操作简单，生产流程短，可实现批量生产，同时可以有效避免加入氧化物、WC，SiC等强化颗粒所引起的复杂界面反应，无机械合金化粉末引起的合金污染；