本發(fā)明屬于合金領(lǐng)域，具體涉及一種用于航空器發(fā)射平臺(tái)的高強(qiáng)耐火合金。

背景技術(shù)：

隨著人類對(duì)太空領(lǐng)域的不斷探索，航空器發(fā)射數(shù)量以及頻率也隨之不斷提升，為了保證航空器發(fā)射穩(wěn)定性，通常選擇將航空器運(yùn)輸并安裝于發(fā)射平臺(tái)上進(jìn)行發(fā)射，因此發(fā)射平臺(tái)上的鑄件必須要具有超高的耐火性能以及機(jī)械性能。

為了解決以上問(wèn)題研制出一種高強(qiáng)耐火合金是本領(lǐng)域技術(shù)人員所急需解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種用于航空器發(fā)射平臺(tái)的高墻耐火合金。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種用于航空器發(fā)射平臺(tái)的高強(qiáng)耐火合金，其組成成分以及各成分所占質(zhì)量百分比分別為：Al：5.2～7.1％、W：2.8～4.2％、Cr：10.3～16.5％、Co：2.7～4.1％、Ti：2.4～3.7％、Ta：0.2～1.3％、Nb：1.1～1.5％、Mo：0.7～1.4％、Hf：0.2～2.3％、Mn：0.8～1.5％、V：0.5～1.2％、C<0.13％，其余為Ni以及耐高溫水泥，并且耐高溫水泥的質(zhì)量為Ni的15～25％；耐高溫水泥為高鋁水泥或者鋁酸鹽水泥。

進(jìn)一步地，制作方法為：

(1)將上述材料中的金屬成分置于中頻感應(yīng)爐中，在1650～1700℃的溫度下熔煉成合金液，保溫0.5～1h后加入經(jīng)過(guò)干餾的木炭，木炭的加入量以充分覆蓋住合金液面為原則，升溫至1720～1780℃后攪拌均勻，保溫2～3h；

(2)將步驟(1)中合金液以28～35℃/min的速度降溫澆鑄成合金錠；

(3)待合金錠的表面溫度下降至300～350℃時(shí)，放入電渣重熔爐中進(jìn)行重熔，待合金錠完全熔化后加入耐高溫水泥，攪拌均勻，并轉(zhuǎn)移至電子束熔煉爐中；

(4)將電子束熔煉爐中的電子槍束流以不高于2mA/s的速度增加至400mA，同時(shí)將電子束束斑半徑調(diào)整為15nm，時(shí)長(zhǎng)為5～10min，獲得水泥合金液；

(5)將水泥合金液從砂箱的澆口倒入型腔，在砂箱的澆口處留有一定高度的補(bǔ)縮液；迅速將砂箱置于壓力容器內(nèi)，將壓力容器內(nèi)的壓力于12s內(nèi)升壓至0.7～1mpa，并且使砂箱在壓力容器內(nèi)保壓10～20min；

(6)將壓力容器中的壓力釋放，取出砂箱并自然冷卻，獲得成品。

作為優(yōu)選，鋁酸鹽水泥為鋁酸鋇水泥或者鋁酸鋇鋯水泥。

作為優(yōu)選，其組成成分以及各成分所占質(zhì)量百分比分別為：Al：5.9～6.8％、W：3.3～4％、Cr：13.5～15.5％、Co：3～4％、Ti：2.7～3.2％、Ta：0.5～1％、Nb：1.2～1.4％、Mo：1～1.2％、Hf：1.2～1.8％、Mn：1～1.2％、V：0.8～1.2％、C<0.1％，其余為Ni以及耐高溫水泥，并且耐高溫水泥的質(zhì)量為Ni的18～22％；耐高溫水泥為鋁酸鹽水泥。

作為優(yōu)選，其組成成分以及各成分所占質(zhì)量百分比分別為：Al：6％、W：3.5％、Cr：14.5％、Co：3.4％、Ti：3％、Ta：0.7％、Nb：1.3％、Mo：1.1％、Hf：1.3％、Mn：1.1％、V：0.8％、C：0.03％，其余為Ni以及耐高溫水泥，并且耐高溫水泥的質(zhì)量為Ni的20％；耐高溫水泥為鋁酸鹽水泥。

作為優(yōu)選，步驟(5)為將水泥合金液從砂箱的澆口倒入型腔，在砂箱的澆口處留有一定高度的補(bǔ)縮液；迅速將砂箱置于壓力容器內(nèi)，將壓力容器內(nèi)的壓力于12s內(nèi)升壓至0.85～1mpa，并且使砂箱在壓力容器內(nèi)保壓16min。

本發(fā)明首先提供了一種用于航空器發(fā)射平臺(tái)的高強(qiáng)耐火合金，由Al、W、Cr、Co、Ti、Ta、Nb、Mo、Hf、Mn、V、C、Ni以及耐高溫水泥組成，其中金屬元素以Ni為主體，作為鎳基合金，Al具有優(yōu)秀的延展性，加工性強(qiáng)；W、Cr、Co、Mo都具有極強(qiáng)的硬度以及耐熱性；Ti、Ta的添加則能夠顯著增強(qiáng)合金的耐蝕性；Nb的添加能夠使合金的晶粒細(xì)化；Hf的添加則能夠防止合金斷面裂紋的產(chǎn)生；Mn可以提高合金珠光體含量，進(jìn)而提高抗拉強(qiáng)度，但當(dāng)含量過(guò)高時(shí)容易產(chǎn)生偏析，顯著提高合金韌脆轉(zhuǎn)變溫度，降低塑性以及韌性，因此含量不宜過(guò)高；少量的V則能夠賦予合金一些特殊機(jī)能，如提高抗張強(qiáng)度以及屈服點(diǎn)；Ni能夠充分提高合金的淬透性以及抗沖擊韌性；再配合添加耐高溫水泥，與上述金屬元素共同組成合金水泥，既能保證具有合金的耐高溫、耐沖擊、耐腐蝕等性能以及高強(qiáng)硬度，同時(shí)也能具有水泥的易加工成型性能。

同時(shí)本發(fā)明還提供了該合金的制作方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用木炭除氣以及電子束熔煉爐熔煉相結(jié)合，能夠有效避免合金成型時(shí)，內(nèi)部縮孔的產(chǎn)生，有效降低內(nèi)部應(yīng)力，提高力學(xué)性能。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)特殊的成分配比以及加工工藝，保證產(chǎn)物在具有超高硬度，耐高溫性的基礎(chǔ)上，還具有優(yōu)秀的加工性能、抗拉屈服強(qiáng)度，適用于任何對(duì)耐熱性以及硬度具有超強(qiáng)需求的工作環(huán)境，適用性廣；同時(shí)產(chǎn)物的內(nèi)部應(yīng)力極低，具有優(yōu)秀的力學(xué)性能，保證長(zhǎng)時(shí)間使用穩(wěn)定性。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解下述具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1：

一種用于航空器發(fā)射平臺(tái)的高強(qiáng)耐火合金，其組成成分以及各成分所占質(zhì)量百分比分別為：Al：5.2％、W：2.8％、Cr：10.3％、Co：2.7％、Ti：2.4％、Ta：0.2％、Nb：1.1％、Mo：0.7％、Hf：0.2％、Mn：0.8％、V：0.5％、C：0.03％，其余為Ni以及耐高溫水泥，并且耐高溫水泥的質(zhì)量為Ni的15％；耐高溫水泥為高鋁水泥。

制作方法為：

(1)將上述材料中的金屬成分置于中頻感應(yīng)爐中，在1650℃的溫度下熔煉成合金液，保溫0.5h后加入經(jīng)過(guò)干餾的木炭，木炭的加入量以充分覆蓋住合金液面為原則，升溫至1720℃后攪拌均勻，保溫2h；

(2)將步驟(1)中合金液以35℃/min的速度降溫澆鑄成合金錠；

(3)待合金錠的表面溫度下降至300℃時(shí)，放入電渣重熔爐中進(jìn)行重熔，待合金錠完全熔化后加入耐高溫水泥，攪拌均勻，并轉(zhuǎn)移至電子束熔煉爐中；

(4)將電子束熔煉爐中的電子槍束流以1mA/s的速度增加至400mA，同時(shí)將電子束束斑半徑調(diào)整為15nm，時(shí)長(zhǎng)為5min，獲得水泥合金液；

(5)將水泥合金液從砂箱的澆口倒入型腔，在砂箱的澆口處留有一定高度的補(bǔ)縮液；迅速將砂箱置于壓力容器內(nèi)，將壓力容器內(nèi)的壓力于12s內(nèi)升壓至0.7mpa，并且使砂箱在壓力容器內(nèi)保壓10min；

(6)將壓力容器中的壓力釋放，取出砂箱并自然冷卻，獲得成品。

實(shí)施例2：

一種用于航空器發(fā)射平臺(tái)的高強(qiáng)耐火合金，其組成成分以及各成分所占質(zhì)量百分比分別為：Al：7.1％、W：4.2％、Cr：16.5％、Co：4.1％、Ti：3.7％、Ta：1.3％、Nb：1.5％、Mo：1.4％、Hf：2.3％、Mn：1.5％、V：1.2％、C：0.13％，其余為Ni以及耐高溫水泥，并且耐高溫水泥的質(zhì)量為Ni的25％；耐高溫水泥為鋁酸鋇水泥。

制作方法為：

(1)將上述材料中的金屬成分置于中頻感應(yīng)爐中，在1700℃的溫度下熔煉成合金液，保溫1h后加入經(jīng)過(guò)干餾的木炭，木炭的加入量以充分覆蓋住合金液面為原則，升溫至1780℃后攪拌均勻，保溫3h；

(2)將步驟(1)中合金液以30℃/min的速度降溫澆鑄成合金錠；

(3)待合金錠的表面溫度下降至350℃時(shí)，放入電渣重熔爐中進(jìn)行重熔，待合金錠完全熔化后加入耐高溫水泥，攪拌均勻，并轉(zhuǎn)移至電子束熔煉爐中；

(4)將電子束熔煉爐中的電子槍束流以2mA/s的速度增加至400mA，同時(shí)將電子束束斑半徑調(diào)整為15nm，時(shí)長(zhǎng)為10min，獲得水泥合金液；

(5)將水泥合金液從砂箱的澆口倒入型腔，在砂箱的澆口處留有一定高度的補(bǔ)縮液；迅速將砂箱置于壓力容器內(nèi)，將壓力容器內(nèi)的壓力于12s內(nèi)升壓至1mpa，并且使砂箱在壓力容器內(nèi)保壓20min；

(6)將壓力容器中的壓力釋放，取出砂箱并自然冷卻，獲得成品。

實(shí)施例3：

一種用于航空器發(fā)射平臺(tái)的高強(qiáng)耐火合金，其組成成分以及各成分所占質(zhì)量百分比分別為：Al：6％、W：3.5％、Cr：14.5％、Co：3.4％、Ti：3％、Ta：0.7％、Nb：1.3％、Mo：1.1％、Hf：1.3％、Mn：1.1％、V：0.8％、C：0.03％，其余為Ni以及耐高溫水泥，并且耐高溫水泥的質(zhì)量為Ni的20％；耐高溫水泥為鋁酸鋇鋯水泥。

制作方法為：

(1)將上述材料中的金屬成分置于中頻感應(yīng)爐中，在1680℃的溫度下熔煉成合金液，保溫0.7h后加入經(jīng)過(guò)干餾的木炭，木炭的加入量以充分覆蓋住合金液面為原則，升溫至1750℃后攪拌均勻，保溫2.5h；

(2)將步驟(1)中合金液以28℃/min的速度降溫澆鑄成合金錠；

(3)待合金錠的表面溫度下降至330℃時(shí)，放入電渣重熔爐中進(jìn)行重熔，待合金錠完全熔化后加入耐高溫水泥，攪拌均勻，并轉(zhuǎn)移至電子束熔煉爐中；

(4)將電子束熔煉爐中的電子槍束流以1.5mA/s的速度增加至400mA，同時(shí)將電子束束斑半徑調(diào)整為15nm，時(shí)長(zhǎng)為7min，獲得水泥合金液；

(5)將水泥合金液從砂箱的澆口倒入型腔，在砂箱的澆口處留有一定高度的補(bǔ)縮液；迅速將砂箱置于壓力容器內(nèi)，將壓力容器內(nèi)的壓力于12s內(nèi)升壓至0.85mpa，并且使砂箱在壓力容器內(nèi)保壓16min；

(6)將壓力容器中的壓力釋放，取出砂箱并自然冷卻，獲得成品。

分別通過(guò)以上三個(gè)實(shí)施例提供的成分配比以及制作方法獲得三種不同成分的合金，利用該三種成分的合金制作10mm后的板狀鑄件，并分別進(jìn)行力學(xué)測(cè)試。

實(shí)施例1的屈服強(qiáng)度達(dá)到704～710Mpa、抗拉強(qiáng)度達(dá)到723～730Mpa，在300℃下的沖擊功達(dá)到253J；實(shí)施例2的屈服強(qiáng)度達(dá)到724～727Mpa、抗拉強(qiáng)度達(dá)到732～742Mpa，在300℃下的沖擊功達(dá)到266J；實(shí)施例2的屈服強(qiáng)度達(dá)到732～737Mpa、抗拉強(qiáng)度達(dá)到745～750Mpa，在300℃下的沖擊功達(dá)到278J。

綜上，通過(guò)以上三個(gè)實(shí)施例獲得的合金都具有優(yōu)異的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度，同時(shí)都具有極強(qiáng)的耐高溫性；并且實(shí)施例3所公開(kāi)的工藝參數(shù)以及成分配比為佳。

最后需要說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制性技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，那些對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。