一种高温合金材料的高通量制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108620538A(43)申请公布日2018.10.09(21)申请号201710174517.6(22)申请日2017.03.22(71)申请人中国科学院金属研究所地址110016辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人杨彦红王新广周亦胄张朝威金涛孙晓峰(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234代理人张志伟(51)Int.Cl.B22C9/04(2006.01)B22D27/04(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种高温合金材料的高通量制备方法(57)摘要本发明涉材料基因组计划中高通量制备技术领域，具体为一种高温合金材料的高通量制备方法。该方法步骤如下：(1)将熔融石蜡通过注蜡机将蜡注入金属模具内；(2)将胶布黏贴于需放置金属块或合金块的位置面；(3)将组合好的蜡模烧结制成刚玉模壳；(4)将金属块或合金块置于刚玉模壳内，采用刚玉粉进行密封；(5)将刚玉模壳置于定向凝固炉中进行定向凝固。本发明具有制备工艺简单，成本低廉等特点，突破了扩散多元节只能实现固/固相变高通量制备成分组织样品。而无法实现合金凝固由液相到固相转变过程中成分组织样品，特别是共晶反应组织的高通量制备，本方法可实现固/液相变的组织样品的高通量制备，从而有利于高温合金材料研发。CN108620538ACN108620538A权利要求书1/1页1.一种高温合金材料的高通量制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将石蜡融化，通过注蜡机将熔融石蜡注入具有台阶形状的金属模具内，并保持到石蜡冷却到室温，形成蜡模；(2)将尺寸为5×5mm～15×15mm的块状胶布黏贴于需要放置金属块或合金块的预置位置，该位置为蜡模上台阶形状五个面中的任意一个面；(3)将组合好的蜡模通过挂浆法制成刚玉模壳，制成刚玉模壳后将胶布去除，并在大气气氛条件下进行成型刚玉模壳的烧结；(4)采用线切割将纯金属或合金切成与台阶形状相适应的尺寸，并通过胶布去除后形成的金属块或合金块预置位置窗口，置于步骤(3)中的刚玉模壳内，并采用刚玉粉对金属块或合金块的外表面进行密封，防止实验过程中漏钢；(5)将带有金属块或合金块的模壳置于定向凝固炉中，升温至1400～1600℃，并将高温合金熔体浇注至模壳后进行定向凝固。2.按照权利要求1所述的高温合金材料的高通量制备方法，其特征在于，步骤(1)中，将石蜡在50～80℃融化，通过注蜡机将熔融石蜡注入具有台阶形状的金属模具内，注蜡压力为0.5～2MPa，并在室温下保持1～10min。3.按照权利要求1所述的高温合金材料的高通量制备方法，其特征在于，步骤(3)中，在850～1000℃烧结成型刚玉模壳，烧结时间为1～3小时。4.按照权利要求1所述的高温合金材料的高通量制备方法，其特征在于，步骤(4)中，采用线切割将纯金属W、Mo、Hf、Re或W-Al、Ni-Ti合金切成与台阶形状相适应的尺寸，金属块或合金块的形状是正方体或长方体，采用刚玉粉与硅溶胶进行混合，利用混合物对金属块或合金块的外表面进行密封；所述混合物中，按质量百分含量计，硅溶胶为5～15％，刚玉粉为85～95％。5.按照权利要求1所述的高温合金材料的高通量制备方法，其特征在于，步骤(5)中，将带有W、Mo、Hf、Re金属块或W-Al、Ni-Ti合金块的模壳置于真空定向凝固炉中，在真空度为0.01～10Pa，温度850～1000℃烧结，以防止金属块或合金块发生氧化，保温0.5～1h，随后以10～30℃/min升温至1400～1600℃，保温0.5～1h，并将高温合金熔体浇注至刚玉模壳，在拉速为1～9mm/min条件下进行定向凝固，通过拉速控制金属块或合金块与液态合金之间的扩散。2CN108620538A说明书1/5页一种高温合金材料的高通量制备方法技术领域：[0001]本发明涉材料基因组计划中高通量制备技术领域，具体为一种高温合金材料的高通量制备方法。背景技术：[0002]高温合金是制造航空发动机热端部件关键材料，高温合金的性能对航空发动机起到非常关键作用。随着发动机进气口温度的升高，对高温合金材料性能提出了更高的要求，因此急需研发承温能力更高新型高温合金材料。高温合金成分的设计过程中，一个重要的思路就是添加大量的Ta、Mo、W、Re和Ru等难熔金属元素来提高合金的承温能力。[0003]但难熔元素的提高会导致服役过程中形成大量有害的拓扑密排相(Topologicallyclosedpackedphase，TCP相)，严重地降低合金的高温蠕变性能。目前，高温合金的设计研发仍然依靠试错法来完成，将极大的浪费人力物力。近年来，我国为加快合金材料的研发速度，实现研发成本与周期的“双