一种L12型Co-Ni-Al-Ti系金属间化合物及其制备方法

本发明属于金属间化合物领域，尤其涉及一种l12型co-ni-al-ti系金属间化合物及其制备方法。

背景技术：

1、高温合金是航空航天、舰船、燃气轮机和核发应堆等高尖端行业中热端部件的核心材料，可以说高温合金的性能决定了这些行业的发展水平。有序l12结构的金属间化合物相较于传统的镍基高温合金，具有高熔点、良好的耐腐蚀性、抗氧化性能等优异特性，特别是其在高温下优异的热稳定性和反常屈服特性(随温度升高而增大屈服强度)，使其有潜力成为新一代高温结构材料。

2、然而，传统的l12型金属间化合物通常为二元、三元系合金，如co3ti、ni3al，其在室温下塑性通常较差，这极大地限制了其实际的应用。因此，如何设计并制备出一种具有高强高韧的金属间化合物是该领域亟待解决的重要课题之一。富ni合金的承温能力往往受限于ni元素自身的熔点。co元素相对于ni元素具有更高的熔点(约高出50至150℃)，因此，发明一种l12型富co基的化学复杂型金属间化合物具有十分重要的科学和工程意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种l12型co-ni-al-ti系金属间化合物及其制备方法，其材料性能佳。

2、本发明的技术方案是：一种l12型co-ni-al-ti系金属间化合物，所述金属间化合物的化学成分原子百分比为：

3、ni：30％-40％，al：8％-14％，cr：0-8％，ti：5％-10％，ta：0-5％，nb：0-5％，co：18％-57％。

4、具体地，所述金属间化合物的基体均为l12相。

5、具体地，所述金属间化合物至少具有cr、ta和nb中的至少两种。

6、本发明还提供了一种l12型co-ni-al-ti系金属间化合物的制备方法用于制备上述的一种l12型co-ni-al-ti系金属间化合物，包括以下步骤：

7、熔炼步骤：按所述金属间化合物的化学成分元素比例称量元素并进行混合熔炼，得到合金；

8、冷却步骤：将所述合金冷却后得到铸态合金；

9、均质化处理步骤：将所述铸态合金进行均质化处理，得到均质化态的合金制件；

10、循环轧制变形与时效处理步骤：将所述合金制件进行冷轧变形后包于铁皮置于保温炉中保温设定时长进行退火，重复进行轧制变形和退火。

11、具体地，所述熔炼步骤中，各所述元素于真空电弧熔炼炉内进行混合熔炼，且熔炼时通入惰性保护气体，待合金完全熔化并凝固成纽扣铸锭将其翻转后再进行电弧真空电弧熔炼，且翻转后再进行电弧真空电弧熔炼至凝固的步骤至少重复8遍。

12、具体地，所述冷却步骤包括：将合金倒于具有液冷系统的铜模中，得到板条状的铸态合金。

13、具体地，所述均质化处理步骤中，将所述铸态合金包于铁皮中，在惰性气体的保护氛围中于1100℃至1200℃均质化处理12h，将所述铸态合金取出空冷。

14、具体地，将均质化处理步骤后的所述合金制件进行冷轧变形，下轧量为20％至30％，接着将冷轧后的合金制件包于铁皮中，置于温度为1100℃至1200℃且通入惰性气体保护的马弗炉中保温15min进行退火，反复循环轧制与退火处理，直到总下轧量接近66％，将合金制件在1100℃至1200℃的温度下热处理10分钟至30分钟。

15、具体地，所述铸态合金均质化处理的温度为1150℃。

16、具体地，所述合金制件在1150℃的温度下热处理15分钟。

17、本发明所提供的一种l12型co-ni-al-ti系金属间化合物及其制备方法，金属间化合物为富co基化学复杂型金属间化合物，显著优于传统二元的co3ti金属间化合物，具有十分优异的强度，可在更高温度下获得应用。

技术特征：

1.一种l12型co-ni-al-ti系金属间化合物，其特征在于，所述金属间化合物的化学成分原子百分比为：

2.如权利要求1所述的一种l12型co-ni-al-ti系金属间化合物，其特征在于，所述金属间化合物的基体均为l12相。

3.如权利要求1所述的一种l12型co-ni-al-ti系金属间化合物，其特征在于，所述金属间化合物至少具有cr、ta和nb中的至少两种。

4.一种l12型co-ni-al-ti系金属间化合物的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1至3中任一项所述的一种l12型co-ni-al-ti系金属间化合物，包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的一种l12型co-ni-al-ti系金属间化合物的制备方法，其特征在于，所述熔炼步骤中，各所述元素于真空电弧熔炼炉内进行混合熔炼，且熔炼时通入惰性保护气体，待合金完全熔化并凝固成纽扣铸锭将其翻转后再进行电弧真空电弧熔炼，且翻转后再进行电弧真空电弧熔炼至凝固的步骤至少重复8遍。

6.如权利要求4所述的一种l12型co-ni-al-ti系金属间化合物的制备方法，其特征在于，

7.如权利要求4所述的一种l12型co-ni-al-ti系金属间化合物的制备方法，其特征在于，所述均质化处理步骤中，将所述铸态合金包于铁皮中，在惰性气体的保护氛围中于1100℃至1200℃均质化处理12h，将所述铸态合金取出空冷。

8.如权利要求7所述的一种l12型co-ni-al-ti系金属间化合物的制备方法，其特征在于，将均质化处理步骤后的所述合金制件进行冷轧变形，下轧量为20％至30％，接着将冷轧后的合金制件包于铁皮中，置于温度为1100℃至1200℃且通入惰性气体保护的马弗炉中保温15min进行退火，反复循环轧制与退火处理，直到总下轧量接近66％，将合金制件在1100℃至1200℃的温度下热处理10分钟至30分钟。

9.如权利要求7所述的一种l12型co-ni-al-ti系金属间化合物的制备方法，其特征在于，所述铸态合金均质化处理的温度为1150℃。

10.如权利要求7所述的一种l12型co-ni-al-ti系金属间化合物的制备方法，其特征在于，所述合金制件在1150℃的温度下热处理15分钟。

技术总结
本发明适用于金属间化合物领域，提供了一种L1<subgt;2</subgt;型Co‑Ni‑Al‑Ti系金属间化合物及其制备方法。金属间化合物的化学成分原子百分比为：Ni：30％‑40％，Al：8％‑14％，Cr：0‑8％，Ti：5％‑10％，Ta：0‑5％，Nb：0‑5％，Co：18％‑57％，所述金属间化合物的基体均为L1<subgt;2</subgt;相。本发明所提供的一种L1<subgt;2</subgt;型Co‑Ni‑Al‑Ti系金属间化合物及其制备方法，金属间化合物为富Co基化学复杂型金属间化合物，显著优于传统二元的Co<subgt;3</subgt;Ti金属间化合物，具有十分优异的强度(屈服强度达0.89Gpa,抗拉强度达1.5GPa)和塑性(达30％),且由于纯Co的熔点要比纯Ni熔点高50‑150℃，这使得该金属间化合物的熔点高于传统的镍基高温合金γ′相的溶解温度(约1100℃)，可在更高温度下获得应用。

技术研发人员：赵怡潞,赵展坤,崔健,王奕翔
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）（哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15