本发明涉及合金材料的制备，尤其涉及一种钴基高温合金丝材及其制备方法。
背景技术：
随着工业技术的发展。要求使用具有耐更高温度下的疲劳、蠕变、热稳定性以及抗氧化性能的高温材料，以适应先进设备（主要是航空运用）的设计要求，因此近半个多世纪以来人们从未停止过对的各种高温合金材料研发。高温合金又叫热强合金、超级合金。按基体组织材料可分为三类：铁基、镍基和铬基。钴基合金是以钴作为主要成分，含有相当数量的镍、铬、钨和少量的钼、铌、钽、钛、镧等合金元素，偶尔也还含有铁的一类合金。根据合金中成分不同，它们可以制成焊丝，粉末用于硬面堆焊，热喷涂、喷焊等工艺，也可以制成铸锻件和粉末冶金件。目前的钴基合金中杂质含量仍然无法得到有效的控制，并且冶炼时各成分含量控制使得其耐腐蚀性、高温抗氧化性等无法得到较好的提高。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种钴基高温合金丝材及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种钴基高温合金丝材，它是由下列质量百分比的化学成分组成：c0.06-0.12%、si≤0.3%、mn1.1-1.8%、p≤0.015%、s≤0.015%、cr19.2-20%、ni9.5-10.5%、w14.2-15.5%、fe1.6-2.8%，其他杂质≤0.4%，余量为co。
优选地，包括以下质量百分比的化学成分：c0.07%、si≤0.3%、mn1.2%、p≤0.015%、s≤0.015%、cr20%，ni10.5%，w14.6%，fe2.0%，其他杂质≤0.4%，余量为co。
一种如上文所述的任一项所述的钴基高温合金丝材的制备方法，其特征在于：包括
步骤1、备料，清洁表面氧化皮，保证光亮无杂质；
步骤2、真空冶炼，按照返加料-c-ni-cr-co-w-co-fe的顺序加料，w加入感应圈中部，上面用co覆盖，抽高真空熔化；用摇炉做好钢水合金化，融化温度1330-1410℃，精炼温度1560℃，出钢温度1520℃，浇铸35kg电极棒；
步骤3、电渣重熔，渣系配比为caf2：al2o3：cao：mgo=60：20：10：10，电力制度：45-50v，电流：2200-2800a，后期补缩5分钟，电渣36kg钢锭，热砂缓冷；
步骤4、锻造，锻造加热温度1160-1180℃，开锻温度≥1140℃，终锻温度≥920℃，锻造规格：42*42方棒，热砂缓冷；
步骤5、热轧，方棒热轧加热温度1180℃，保温25分钟，开轧温度≥1100℃，终轧温度≥900℃，热轧规格φ10盘条空冷；
步骤6、盘条热处理，电炉升温700度，装炉设定温度：1175℃-1230℃，保温45分钟，然后水冷；
步骤7、冷拉，采用慢速拉拔，拉拔一次后固溶酸洗表面修磨处理去除裂纹缺陷再进行拉拔；
步骤8、检验包装。
优选地，步骤2中的真空熔化，熔化真空度≤5.0pa，精炼期真空度≤1.0pa。
优选地，步骤2中使用摇炉进行钢水合金化时，中间来回搅拌摇炉2-3次，精炼时间大于25分钟。
优选地，步骤4中锻造加热温度设定为1170℃。
优选地，步骤7中的拉拔过程，每道次变形量控制在15%-45%，最终变形量控制在40%，也就是用0.16拉0.07,0.24拉0.1成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
添加19.2-20%的cr，表面生成cr2o3膜层，具有优良的耐腐蚀性能，又不会因为cr含量过高促进生成ε-co和σ相，出现双相区，使高温强度下降。另外，钴基合金中作为基体的大量的co、14.2-15.5%的w以及19.2-20%的cr等元素可以降低层错能，在合金中形成大量的堆垛层错和孪晶，阻碍位错的移动，提高了合金的高温强度；并且将w的含量控制在19.2-20%，保证不会出现w含量过多使得合金加工硬化情况突出，冷加工困难，稳定性差的情况。同时本发明的钴基合金中含有9.5-10.5%的ni，有助于提高合金的组织稳定性，减少co7w6相析出。1.1-1.8%的mn加入后有效地提高了ni-cr合金的抗氧化性能，形成mncr2o4尖晶石，对氧有阻挡作用，可以减少尖晶石/氧化铬界面的氧分压进而减少合金的氧化速度，提高钴基合金的抗氧化性。
本发明的制备工艺中，加料按照返加料-c-ni-cr-co-w-co-fe的顺序，上面用co覆盖，抽高真空熔化，可以得到更好的冶炼效果。
该合金含有的有害杂质较少，内部缺陷较少，可以有效降低有害碳化物的析出与偏聚。控制熔炼温度及时间，锻造加热温度为1160-1180℃，盘条热处理温度为1175℃-1230℃，可以保证在14.2-15.5%的w以及19.2-20%的cr的成分条件下处于抗拉强度的峰值。采用真空熔化，高温精炼去除和降低有害杂质，提高合金的纯净度及可塑性。改传统的单联冶金为熔炼+电渣重熔的双联冶金，合金中杂质显著减少，合金纯度进一步提高，极大地改善了力学性能。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
实施例1：
本实施例提供了一种钴基高温合金丝材，它是由下列质量百分比的化学成分组成：c0.06%、si≤0.3%、mn1.1%、p0.015%、s0.015%、cr19.2%、ni9.5%、w14.2%、fe1.6%，其他杂质0.4%，余量为co。
实施例2：
本实施例提供了一种钴基高温合金丝材，包括以下质量百分比的化学成分：c0.07%、si0.2%、mn1.2%、p0.01%、s0.01%、cr20%，ni10.5%，w14.6%，fe2.0%，其他杂质0.3%，余量为co。
实施例3
本实施例提供了一种钴基高温合金丝材，它是由下列质量百分比的化学成分组成：c0.10%、si0.2%、mn1.5%、p0.015%、s0.015%、cr19.6%、ni10.5%、w15.5%、fe2.8%，其他杂质0.3%，余量为co。
添加19.2-20%的cr，表面生成cr2o3膜层，具有优良的耐腐蚀性能，又不会因为cr含量过高促进生成ε-co和σ相，出现双相区，使高温强度下降。另外，钴基合金中作为基体的大量的co、14.2-15.5%的w以及19.2-20%的cr等元素可以降低层错能，在合金中形成大量的堆垛层错和孪晶，阻碍位错的移动，提高了合金的高温强度；并且将w的含量控制在19.2-20%，保证不会出现w含量过多使得合金加工硬化情况突出，冷加工困难，稳定性差的情况。
同时本发明的钴基合金中含有9.5-10.5%的ni，有助于提高合金的组织稳定性，减少co7w6相析出；随着ni的含量增加，γ’的平均尺寸增加，但是当ni的含量进一步增加时，ni原子可能会与其他原子形成一些杂相，抑制γ’强化相的形成，致使γ’的体积分数减少，合金的屈服强度和塑性变形能力降低。
1.1-1.8%的mn加入后有效地提高了ni-cr合金的抗氧化性能，形成mncr2o4尖晶石，对氧有阻挡作用，可以减少尖晶石/氧化铬界面的氧分压进而减少合金的氧化速度，提高钴基合金的抗氧化性。
一种如权利要求1-2中任一项所述的钴基高温合金丝材的制备方法，其特征在于：包括
步骤1、备料，清洁表面氧化皮，保证光亮无杂质；
步骤2、真空冶炼，按照返加料-c-ni-cr-co-w-co-fe的顺序加料，w加入感应圈中部，上面用co覆盖，抽高真空熔化；用摇炉做好钢水合金化，融化温度1330-1410℃，精炼温度1560℃，出钢温度1520℃，浇铸35kg电极棒；
步骤3、电渣重熔，渣系配比为caf2：al2o3：cao：mgo=60：20：10：10，电力制度：45-50v，电流：2200-2800a，后期补缩5分钟，电渣36kg钢锭，热砂缓冷；
步骤4、锻造，锻造加热温度1160-1180℃，开锻温度≥1140℃，终锻温度≥920℃，锻造规格：42*42方棒，热砂缓冷；
步骤5、热轧，方棒热轧加热温度1180℃，保温25分钟，开轧温度≥1100℃，终轧温度≥900℃，热轧规格φ10盘条空冷；
步骤6、盘条热处理，电炉升温700度，装炉设定温度：1175℃-1230℃，保温45分钟，然后水冷；
步骤7、冷拉，采用慢速拉拔，拉拔一次后固溶酸洗表面修磨处理去除裂纹缺陷再进行拉拔；
步骤8、检验包装。
优选地，步骤2中的真空熔化，熔化真空度≤5.0pa，精炼期真空度≤1.0pa。
优选地，步骤2中使用摇炉进行钢水合金化时，中间来回搅拌摇炉2-3次，精炼时间大于25分钟。
优选地，步骤4中锻造加热温度设定为1170℃。
优选地，步骤7中的拉拔过程，每道次变形量控制在15%-45%，最终变形量控制在40%，也就是用0.16拉0.07,0.24拉0.1成品。
控制熔炼温度及时间，锻造加热温度为1160-1180℃，盘条热处理温度为1175℃-1230℃，可以保证在14.2-15.5%的w以及19.2-20%的cr的成分条件下处于抗拉强度的峰值。
采用真空熔化，高温精炼去除和降低有害杂质，提高合金的纯净度及可塑性。改传统的单联冶金为熔炼+电渣重熔的双联冶金，合金中杂质显著减少，合金纯度进一步提高，极大地改善了力学性能。
本发明的一种钴基高温合金丝材的测试性能如下：
由上所述，添加19.2-20%的cr，表面生成cr2o3膜层，具有优良的耐腐蚀性能，又不会因为cr含量过高促进生成ε-co和σ相，出现双相区，使高温强度下降。另外，钴基合金中作为基体的大量的co、14.2-15.5%的w以及19.2-20%的cr等元素可以降低层错能，在合金中形成大量的堆垛层错和孪晶，阻碍位错的移动，提高了合金的高温强度；并且保证不会出现w含量过多使得合金加工硬化情况突出，冷加工困难，稳定性差的情况。同时本发明的钴基合金中含有9.5-10.5%的ni，有助于提高合金的组织稳定性，减少co7w6相析出。
本发明的制备工艺中，加料按照返加料-c-ni-cr-co-w-co-fe的顺序，上面用co覆盖，抽高真空熔化，可以得到更好的冶炼效果，并且采用合理的渣系配比进行电渣重熔，经过设定温度的锻造、热轧、盘条热处理和冷拉后得到热稳定性，高温抗氧化性和耐磨性等各方面性能较强的估计高温合金丝材。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。