燃燒合成CoCrMo、Stellite6合金的初步研究.pdf

1、鈷基合金具有良好的高溫性能，優(yōu)異的熱強性、耐蝕性及耐熱疲勞性能，特別是在熱態(tài)下具有優(yōu)越的耐擦傷性能。鈷基合金優(yōu)異的性能使其廣泛應(yīng)用于條件比較惡劣，抗磨損、抗腐蝕性能要求較高的領(lǐng)域，如航空、航天、核能、動力、醫(yī)學(xué)等。鈷基合金熔點很高，傳統(tǒng)熔煉過程中需要高耗能(高溫和很長的加熱時間)，尋求一種能節(jié)約成本、降低能耗、縮短材料制備周期的制備方法是本文的出發(fā)點。 本文中采用燃燒合成法以Co3O4和Al粉為主要原料，再添加一些合金化元素，如

2、Cr、Mo、W等，制備出兩種鈷基合金CoCrMo、Stellite6。在研究CoCrMo合金過程中，主要分析了合金的顯微結(jié)構(gòu)、凝固過程以及工藝參數(shù)(坩堝材質(zhì)、反應(yīng)氣氛、點火方式、冷卻速度等)對實驗結(jié)果的影響。在研究CoCrMo合金的基礎(chǔ)上，本文制備了Stellite6合金，主要研究其微觀組織的特點，并與市場上同類鑄態(tài)產(chǎn)品HS111進(jìn)行微觀組織的對比。 結(jié)果表明，通過燃燒合成法能夠制備CoCrMo、Stellite6合金，并且合金

3、與渣基本分離，XRD分析顯示兩種合金中的渣的主相為Al2O3。同時，合金中各化學(xué)成分的變化趨勢基本得到控制，其中，Cr含量稍微偏低于理論含量，而鋁含量偏高，經(jīng)分析其主要是以Al2O3形式存在。 用燃燒合成法制備的CoCrMo合金主要由面心立方(fcc)的γ-Co固溶體和密排六方(hcp)的ε-Co相固溶體組成，經(jīng)計算得合金中ε-Co相達(dá)到88％以上，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的熔煉方法。由金相分析可知合金的顯微結(jié)構(gòu)為鑄態(tài)樹枝晶，枝晶上富鈷，枝晶

4、間富鉬，鉻分布比較均勻。研究工藝參數(shù)對實驗的影響過程中發(fā)現(xiàn)石墨坩堝、反應(yīng)氣氛、點火方式均未對試驗結(jié)果造成很明顯的影響，但是冷卻速度的快慢影響了合金顯微結(jié)構(gòu)的變化。隨爐冷卻的ε-Co相含量要比空冷時高。未添加合金化元素制備的純鈷主要相為ε-Co相，其衍射峰相對于CoCrMo合金向高角度偏移。用燃燒合成法制備的純鈷晶粒粗大，晶粒內(nèi)部存在孿晶現(xiàn)象。 用燃燒合成法制備Stellite6合金主要相為γ-Co固溶體和鉻的碳化物。在比較連續(xù)鑄

5、造方法制備HS111與燃燒合成法制備Stellite6合金時，發(fā)現(xiàn)用這兩種方法制備的HS111和Stellite6合金具有相似的微觀結(jié)構(gòu)，都是由富鈷基體和大量的碳、化物共同組成。通過XRD、SEM及EPMA的微區(qū)分析得出合金中的碳化物大部分是鉻的碳化物，形貌類似于島狀的碳化物為M23C6和M6C共晶體，鉛字狀形貌的為MC碳化物。用燃燒合成法制備的Stellite6合金中碳化物比較粗大，大約為HS111大小的3倍，這與其特殊的工藝過程有關(guān)