[发明专利]一种石墨烯增强镍基合金复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯增强镍基合金复合材料及其制备方法。具体公开了按质量百分比计，石墨烯增强镍基合金复合材料成分包括：Cr 15～20％，Mo 8～10％，Zr 0.03～0.08％，Be 0.003～0.005％，B 0.05～0.1％，石墨烯0.2～0.4％，余量为Ni。本发明通过合理配比原料，以及对原料进行球磨、预时效处理、烧结、轧制和时效处理，制备出高承温能力和高力学性能的石墨烯增强镍基合金复合材料。本发明提供的石墨烯增强镍基合金复合材料性能优越，公开的制备方法简单，便于进一步推广。

技术领域

本发明涉及合金材料领域，特别涉及一种石墨烯增强镍基合金复合材料及其制备方法。

背景技术

高温合金通常是指以第Ⅷ主族元素(铁，钴和镍)为基，在600℃以上温度和比较恶劣工作条件下仍然具有很好表面稳定性的一类合金，在美国和英国称之为“超合金”。

镍基高温合金具有良好的抗疲劳、高温蠕变性能、抗高温氧化性能以及优异的高温强度和组织稳定性，被广泛的运用在航空发动机的热端部件上，比如：涡轮叶片、涡轮盘以及导向叶片等。但伴随着航空发动机推重比的不断增加，这就进一步要求镍基高温合金具有更高的高温承受能力和高温力学性能，航空发动机的发展依赖于高温合金的发展，只有高温合金的承温能力及力学性能不断提高，工业燃气轮机以及航空发动机才能不断的得到发展。因此，如何进一步提高镍基高温合金的承温能力及力学性能，进而促进国防和航空工业的发展，是本领域面临的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯增强镍基合金复合材料及其制备方法，通过在镍基合金放电等离子烧结过程中加入石墨烯，制备出高承温能力和高力学性能的石墨烯增强镍基合金复合材料。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明的技术方案之一：提供一种石墨烯增强镍基合金复合材料，按质量百分比计，成分包括：Cr15～20％，Mo8～10％，Be0.002～0.005％，Be0.003～0.005％，B0.05～0.1％，石墨烯0.2～0.4％，余量为Ni。

优选的，按质量百分比计，成分包括：Cr17％，Mo10％，Zr0.05％，Be0.003％，B0.08％，石墨烯0.3％，余量为Ni。

本发明的技术方案之二：提供一种上述石墨烯增强镍基合金复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按成分配比称取所需金属元素粉末、硼粉末及石墨烯片，进行球磨混合；

(2)先将球磨后原料进行预时效处理，然后进行等离子烧结；

(3)将烧结后所得材料切割为合金块，进行轧制；

(4)轧制后再进行时效处理，制得石墨烯增强镍基合金复合材料。

优选的，步骤(1)中所述金属粉末的粒径为30～50nm；所述硼粉末的粒径为30～50nm；所述石墨烯片的厚度为8～10nm，直径为10～20nm。

优选的，步骤(1)中所述球磨的球料比为(2～3):1，选用的磨球为氧化锆，球磨时间为2～3h。

优选的，步骤(2)中所述预时效处理的温度为200～300℃，时间为1～2h。

优选的，步骤(2)中所述等离子烧结的温度为1500～1600℃，升温速率为20～30℃/min，保温时间为20～25min。

优选的，步骤(3)中所述轧制的压下量为15～20％。

优选的，步骤(4)中所述时效处理的温度为180～200℃，时间为18～24h。

本发明的有益技术效果如下：