[发明专利]一种复合析出强化型Co-Ni基合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合析出强化型Co‑Ni基合金及其制备方法，所述Co‑Ni基合金，按摩尔百分比计，其成分组成如下：Co34‑37％、Ni34‑37％、Cr19‑23％、Mo4‑8％、Al2‑5％、Ti1‑2％。所述析出强化型Co‑Ni基合金是以Co、Ni、Cr、Mo、Al、Ti纯金属颗粒为原材料，在微负压氩气氛围中，通过高真空感应熔炼后，经均匀化处理、冷加工处理、固溶处理、预拉伸处理、时效处理制得，所述的复合析出相包括纳米尺寸的Ni₃Al的γ'相及Ti‑Mo第二相，通过预拉伸等工艺提高了复合析出相的形核率，使复合析出相更弥散均匀，复合析出相在室温下显著提高了屈服强度和抗拉强度，同时具备良好的塑性变形能力，该合金做到了强度与塑性的良好组合。

技术领域

本发明涉及Co-Ni基合金技术领域，具体涉及的是一种复合析出强化型Co-Ni基合金及其制备方法。

背景技术

高强度和高塑性的良好组合一直是当前合金研究与设计的重点，在所有当前研究的合金体系中，具有面心立方结构的Co-Ni基合金受到广泛的关注，Co-Ni基合金在许多方面的力学性能已经优于其他的传统合金，但是在力学性能平衡方面，面心立方结构的Co-Ni基合金在室温均表现出高的塑性，但其强度相对来说比较低。例如MP35N合金是一种高性能的Co-Ni基合金，具有力学性能优良、耐腐蚀等优点，目前广泛应用于航空航天及生物医用领域。MP35N合金为单相的面心立方结构，在冷加工之后MP35N合金内会形成大量的孪晶结构，孪晶界阻碍位错的滑移从而其强度大大提高，与传统金属材料不同的是，MP35N合金退火处理之后强度会进一步升高，需要注意的是在整个退火过程中没有新相的析出和形成，而只有原子的偏聚和扩散。现有的强化手段主要包括固溶强化、析出强化、细晶强化和形变强化，其中析出强化是一种重要的强化手段，目前的析出型Co-Ni基合金一般通过冷塑性加工而形成应力诱发马氏体相或引入Ni₃Al的γ'相、碳化物、金属间化合物等单一析出相强化，单一析出相类型强化无法显著提高合金强度，且弥散均匀程度较小从而导致强化效果有限，如何显著提高Co-Ni基合金的强度同时保持一定的塑性，对Co-Ni基合金的实际应用具有重要的现实意义。

发明内容

针对目前面心立方结构的Co-Ni基合金无法做到强度与塑性的良好组合的问题，本发明的目的在于提供一种复合析出强化型Co-Ni基合金及其制备方法，所述的复合析出相包括纳米尺寸的Ni₃Al的γ'相及Ti-Mo第二相，通过预拉伸等工艺提高了复合析出相的形核率，使复合析出相更弥散均匀，复合析出相在室温下显著提高了屈服强度和抗拉强度，同时具备良好的塑性变形能力，该合金做到了强度与塑性的良好组合。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种复合析出强化型Co-Ni基合金，所述Co-Ni基合金，按摩尔百分比计，其成分组成如下：Co34-37％、Ni34-37％、Cr19-23％、Mo4-8％、Al2-5％、Ti1-2％。

本发明的Co-Ni基合金，通过引入Al和Ti元素作为γ'相形成元素以形成Ni₃Al的γ'相，另外通过将Mo、Ti的成份含量控制在上述范围内，从而诱导形成混合焓较低的Ti-Mo第二相，在γ'相和Ti-Mo第二相的复合强化下，可以使Co-Ni基合金的强度显著提升。

当然在本发明中，要能够同时获得γ'相以及Ti-Mo第二相需要将成份含量控制在本发明范围内，Ti、Mo的含量过高过低都将无法获得本发明中的Ti-Mo相。

优选的方案，所述Co-Ni基合金，Co和Ni的摩尔比为1-1.1，Al和Ti的摩尔比为3-3.1。

发明人发现，将Co和Ni的摩尔比，Al和Ti的摩尔比控制在上述优选范围内，最终更能可控的获得所需的析出相，所得材料性能更优。