本发明涉及合金材料技术领域，尤其涉及一种超耐热高强度航空用纳米合金及其制备方法。
背景技术：
在航空制造发展的过程中，材料的更新换代呈现出高速的更迭变换，材料和飞机一直在相互推动下不断发展。“一代材料，一代飞机”正是世界航空发展史的一个真实写照。
预计全球客机数量年均增长率为3.6%，到2029年，全球客机数量将近35000架。未来几年中国飞机制造行业对航空材料的需求将迅速增长。根据中国航空工业第一集团公司预测，到2025年，国内航空运输飞机拥有量将达到3900架，其中大型客机将达2000架。这将使中国成为仅次于美国的全球第二大航空市场。
耐热合金合金又称高温合金，它对于在高温条件下的工业部门和应用技术领域有着重大的意义。
未来20年，亚太地区将继续在全球空运市场中占主导地位，亚太地区航空公司运营的专用货机机队将增长4倍，达到1056架的规模。另外在发展太空探索科技领域，对航空材料的需求也在增加。
合金，是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。根据组成元素的数目，可分为二元合金、三元合金和多元合金。
合金的生成常会改善元素单质的性质，例如，钢的强度大于其主要组成元素氧化钴。合金的物理性质，例如密度、反应性、杨氏模量、导电性和导热性可能与合金的组成元素尚有类似之处，但是合金的抗拉强度和抗剪强度却通常与组成元素的性质有很大不同。这是由于合金与单质中的原子排列有很大差异。
少量的某种元素可能会对合金的性质造成很大的影响。不同于纯净金属的是，多数合金没有固定的熔点，温度处在熔化温度范围间时，混合物为固液并存状态。因此可以说，合金的熔点比组分金属低。
金属材料的熔点越高，其可使用的温度限度越高。如用热力学温度表示熔点，则金属熔点Tm的60%，被定义为理论上可使用温度上限Tc，即Tc=0.6Tm。这是因为随着温度的升高，金属材料的机械性能显著下降，氧化腐蚀的趋势相应增大，因此，一般的金属材料都只能500~600℃下长期工作,能在>700℃高温下工作的金属通称耐热合金，“耐热”是指其在高温下能保持足够和强度和良好的抗氧化性。
提高钢铁抗氧化性的途径有二：一是在钢中加入Cr、Si、Al等合金元素，或者在钢的表面进行Cr、Si、Al合金化处理。它们在氧化性气氛中可很快生成一层致密的氧化膜，并牢固地附地钢的表面，从而有效地阻止氧化的继续进行；二是在钢铁表面，用各种方法形成高熔点的氧化物、碳化物、氮化物等耐高温涂层。
随着社会的发展，航空材料应用的越来越广泛，随之带来的是航空合金材料的短缺，和合金材料强度低、抗拉强度低和延伸率低等问题的彰显，设计一种高强度的航空合金材料是非常必要的。
技术实现要素：
本发明提供一种超耐热高强度航空用纳米合金及其制备方法，解决现有合金材料强度低、耐热温度低、延伸率低和硬度低等技术问题。
本发明采用以下技术方案：一种超耐热高强度航空用纳米合金，其原料按质量份数配比如下：氧化钴100份，五氧化二铌15-35份，氧化亚镍1-5份，铝粉5-25份，镁0.2-0.6份，海绵钛1.5-5.5份，锡为0.001-0.005份，铁0.01-0.05份，钨76-80份，纳米二氧化硅0.01-0.2份，萤石26-30份，硫0.01-0.05份，磷0.001-0.005份，钯16-20份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述超耐热高强度航空用纳米合金的原料按质量份数配比如下：氧化钴100份，五氧化二铌15份，氧化亚镍1份，铝粉5份，镁0.2份，海绵钛1.5份，锡为0.001份，铁0.01份，钨76份，纳米二氧化硅0.01份，萤石26份，硫0.01份，磷0.001份，钯16份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述超耐热高强度航空用纳米合金的原料按质量份数配比如下：氧化钴100份，五氧化二铌35份，氧化亚镍5份，铝粉25份，镁0.6份，海绵钛5.5份，锡为0.005份，铁0.05份，钨80份，纳米二氧化硅0.2份，萤石30份，硫0.05份，磷0.005份，钯20份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述超耐热高强度航空用纳米合金的原料按质量份数配比如下：氧化钴100份，五氧化二铌20份，氧化亚镍65份，铝粉10份，镁0.3份，海绵钛2.5份，锡为0.002份，铁0.02份，钨2份，纳米二氧化硅0.05份，萤石27份，硫0.02份，磷0.002份，钯17份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述超耐热高强度航空用纳米合金的原料按质量份数配比如下：氧化钴100份，五氧化二铌30份，氧化亚镍75份，铝粉20份，镁0.5份，海绵钛4.5份，锡为0.004份，铁0.04份，钨4份，纳米二氧化硅0.15份，萤石29份，硫0.04份，磷0.004份，钯19份。
作为本发明的一种优选技术方案：所述超耐热高强度航空用纳米合金的原料按质量份数配比如下：氧化钴100份，五氧化二铌25份，氧化亚镍70份，铝粉15份，镁0.4份，海绵钛3.5份，锡为0.003份，铁0.03份，钨3份，纳米二氧化硅0.1份，萤石28份，硫0.03份，磷0.003份，钯18份。
一种制备所述的超耐热高强度航空用纳米合金的方法，步骤为：
第一步：按照质量份数配比称取氧化钴、五氧化二铌、氧化亚镍、铝粉、镁、海绵钛、锡、铁、钨、纳米二氧化硅、萤石、硫、磷和钯；
第二步：将氧化钴、五氧化二铌、氧化亚镍、铝粉、镁、海绵钛和钯投入熔炼炉中，升温至1350-1550℃，熔炼后保温1-3h；
第三步：加入剩余原料，升温至1450-1650℃，熔炼后保温2-4h，冷却至1050-1150℃，冷却10-20h；
第四步：将合金液体浇注至模具当中，待成型之后取下模具将材料放置到厢式退火炉中进行回火，然后加工成产品。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第二步的熔炼压力为0.5-20Pa，熔炼时间15-35min。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第三步的熔炼压力为2-18Pa，熔炼25-45min。
作为本发明的一种优选技术方案：所述第四步回火温度为900-1000℃，时间为1-3h。
有益效果
本发明所述一种超耐热高强度航空用纳米合金及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、产品强韧，疲劳寿命高，耐腐蚀，弹性模量200-240GPa；2、耐磨性和弹性优良，耐高温，抗拉强度1600-2000MPa，断面收缩率24-28%；3、内部缺陷小，杂质含量低，耐磨性好，硬度450-490HB，屈服强度900-1100MPa；4、延伸率23-27%，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易疲劳，可以广泛生产并不断代替现有材料。
具体实施方式
以下结合实例对本发明作进一步的描述，实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他替代手段，均在本发明权利要求范围内。
实施例1：
第一步：按照质量份数配比称取氧化钴100份，五氧化二铌15份，氧化亚镍1份，铝粉5份，镁0.2份，海绵钛1.5份，锡为0.001份，铁0.01份，钨76份，纳米二氧化硅0.01份，萤石26份，硫0.01份，磷0.001份，钯16份。
第二步：将氧化钴、五氧化二铌、氧化亚镍、铝粉、镁、海绵钛和钯投入熔炼炉中，升温至1350℃，熔炼压力为0.5Pa，熔炼时间15min，熔炼后保温1h。
第三步：加入剩余原料，升温至1450℃，熔炼压力为2Pa，熔炼25min，熔炼后保温2h，冷却至1050℃，冷却10h，将合金液体浇注至模具当中，待成型之后取下模具将材料放置到厢式退火炉中进行回火，回火温度为900℃，时间为1h，然后加工成产品。
产品强韧，疲劳寿命高，耐腐蚀，弹性模量200GPa；耐磨性和弹性优良，耐高温，抗拉强度1600MPa，断面收缩率24%；内部缺陷小，杂质含量低，耐磨性好，硬度450HB，屈服强度900MPa；延伸率23%，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易疲劳，可以广泛生产并不断代替现有材料。
实施例2：
第一步：按照质量份数配比称取氧化钴100份，五氧化二铌35份，氧化亚镍5份，铝粉25份，镁0.6份，海绵钛5.5份，锡为0.005份，铁0.05份，钨80份，纳米二氧化硅0.2份，萤石30份，硫0.05份，磷0.005份，钯20份。
第二步：将氧化钴、五氧化二铌、氧化亚镍、铝粉、镁、海绵钛和钯投入熔炼炉中，升温至1550℃，熔炼压力为20Pa，熔炼时间35min，熔炼后保温3h。
第三步：加入剩余原料，升温至1650℃，熔炼压力为18Pa，熔炼45min，熔炼后保温4h，冷却至1150℃，冷却20h，将合金液体浇注至模具当中，待成型之后取下模具将材料放置到厢式退火炉中进行回火，回火温度为1000℃，时间为3h，然后加工成产品。
产品强韧，疲劳寿命高，耐腐蚀，弹性模量210GPa；耐磨性和弹性优良，耐高温，抗拉强度1700MPa，断面收缩率22%；内部缺陷小，杂质含量低，耐磨性好，硬度460HB，屈服强度950MPa；延伸率24%，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易疲劳，可以广泛生产并不断代替现有材料。
实施例3：
第一步：按照质量份数配比称取氧化钴100份，五氧化二铌20份，氧化亚镍65份，铝粉10份，镁0.3份，海绵钛2.5份，锡为0.002份，铁0.02份，钨2份，纳米二氧化硅0.05份，萤石27份，硫0.02份，磷0.002份，钯17份。
第二步：将氧化钴、五氧化二铌、氧化亚镍、铝粉、镁、海绵钛和钯投入熔炼炉中，升温至1350℃，熔炼压力为0.5Pa，熔炼时间15min，熔炼后保温1h。
第三步：加入剩余原料，升温至1450℃，熔炼压力为2Pa，熔炼25min，熔炼后保温2h，冷却至1050℃，冷却10h，将合金液体浇注至模具当中，待成型之后取下模具将材料放置到厢式退火炉中进行回火，回火温度为900℃，时间为1h，然后加工成产品。
产品强韧，疲劳寿命高，耐腐蚀，弹性模量220GPa；耐磨性和弹性优良，耐高温，抗拉强度1800MPa，断面收缩率26%；内部缺陷小，杂质含量低，耐磨性好，硬度470HB，屈服强度1000MPa；延伸率25%，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易疲劳，可以广泛生产并不断代替现有材料。
实施例4：
第一步：按照质量份数配比称取氧化钴100份，五氧化二铌30份，氧化亚镍75份，铝粉20份，镁0.5份，海绵钛4.5份，锡为0.004份，铁0.04份，钨4份，纳米二氧化硅0.15份，萤石29份，硫0.04份，磷0.004份，钯19份。
第二步：将氧化钴、五氧化二铌、氧化亚镍、铝粉、镁、海绵钛和钯投入熔炼炉中，升温至1550℃，熔炼压力为20Pa，熔炼时间35min，熔炼后保温3h。
第三步：加入剩余原料，升温至1650℃，熔炼压力为18Pa，熔炼45min，熔炼后保温4h，冷却至1150℃，冷却20h，将合金液体浇注至模具当中，待成型之后取下模具将材料放置到厢式退火炉中进行回火，回火温度为1000℃，时间为3h，然后加工成产品。
产品强韧，疲劳寿命高，耐腐蚀，弹性模量230GPa；耐磨性和弹性优良，耐高温，抗拉强度1900MPa，断面收缩率27%；内部缺陷小，杂质含量低，耐磨性好，硬度480HB，屈服强度1050MPa；延伸率26%，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易疲劳，可以广泛生产并不断代替现有材料。
实施例5：
第一步：按照质量份数配比称取氧化钴100份，五氧化二铌25份，氧化亚镍70份，铝粉15份，镁0.4份，海绵钛3.5份，锡为0.003份，铁0.03份，钨3份，纳米二氧化硅0.1份，萤石28份，硫0.03份，磷0.003份，钯18份。
第二步：将氧化钴、五氧化二铌、氧化亚镍、铝粉、镁、海绵钛和钯投入熔炼炉中，升温至1450℃，熔炼压力为10Pa，熔炼时间25min，熔炼后保温2h。
第三步：加入剩余原料，升温至1550℃，熔炼压力为10Pa，熔炼35min，熔炼后保温3h，冷却至1100℃，冷却15h，将合金液体浇注至模具当中，待成型之后取下模具将材料放置到厢式退火炉中进行回火，回火温度为950℃，时间为2h，然后加工成产品。
产品强韧，疲劳寿命高，耐腐蚀，弹性模量240GPa；耐磨性和弹性优良，耐高温，抗拉强度2000MPa，断面收缩率28%；内部缺陷小，杂质含量低，耐磨性好，硬度490HB，屈服强度1100MPa；延伸率27%，可以在各种极端环境下广泛使用，在高温环境下长期工作不易疲劳，可以广泛生产并不断代替现有材料。