制备超合金制品和相关制品的方法技术

本发明专利技术公开了用于制备超合金制品和相关制品的方法。该方法包括在高于镍基超合金的γ′固溶线温度的温度下热处理包括镍基超合金的工件，并且以小于50华氏度/分钟的冷却速率从高于镍基超合金的γ′固溶线温度的温度冷却经热处理的工件，以便获得经冷却的工件。经冷却的工件包括γ′相和γ″相的共沉淀物，其中共沉淀物的γ′相具有小于250纳米的平均粒度。本发明专利技术还呈现了具有大于6英寸的最小尺寸的制品。该制品包括具有γ′相和γ″相的共沉淀物的材料，其中共沉淀物的γ′相具有小于250纳米的平均粒度。

Methods for preparing superalloy products and related products

The invention discloses a method for preparing superalloy products and related products. The method includes the solid solution temperature in line R 'higher than Ni based superalloy under the temperature of heat treatment including the nickel based super alloy, and with less than 50 degrees Fahrenheit / workpiece temperature cooling cooling rate R' minutes from above the nickel based super alloy wire temperature after heat treatment, in order to by cooling the workpiece. The cooled workpiece consists of CO precipitates of gamma and gamma phase, in which the average particle size of the co precipitate is less than 250 nanometers. The invention also presents a product with a minimum size of more than 6 inches. The product consists of CO precipitates with gamma and gamma phase, in which the gamma phase of the co precipitates has an average size of less than 250 nanometers.

【技术实现步骤摘要】
制备超合金制品和相关制品的方法相关申请的交叉引用本专利申请涉及在案号312740-1下，于2016年6月30日提交的名称为“METHODSFORPREPARINGSUPERALLOYARTICLESANDRELATEDARTICLES”的专利申请。关于联邦资助的研究与开发的声明本专利技术在由美国能源部(U.S.DepartmentofEnergy)授予的合同号DE-FE0026299下由政府支持进行。政府在本专利技术中拥有一定的权利。
本专利技术涉及用于高温应用的金属合金，例如超合金。更特别地，本
技术实现思路
的实施例涉及用于制备包含镍基超合金的制品的方法，所述镍基超合金用于制造在高温环境例如涡轮发动机中使用的部件。
技术介绍
超合金的优异强度主要归因于在相对更延展的基质相内存在的一个或多个硬沉淀相的受控分散体。例如，镍基超合金可通过一种或多种金属间化合物得到强化，通常称为“gamma-prime(γ一次相，γ′)”和“gamma-double-prime(γ二次相，γ″)”。一般而言，制品可通过热机械加工这些超合金进行制备，以实现具有所需粒度(particlesize)和形态(morphology)的γ′相和γ″相中的一个或多个的沉淀分散体(precipitationdispersion)。受控的粒度和形态可提供超合金制品中的期望性质的平衡。然而，在制造大型制品(具有大于6英寸的最小尺寸)的同时，在超合金的热机械加工期间，常规超合金中的γ′相一般经受严重的过度老化。用于制备超合金的制品以实现受控的γ′粒度和形态的改进方法是期望的。
技术实现思路
本专利技术提供了用于制备包含镍基超合金的改进制品的替代方法。在一个方面，用于制备制品的方法包括在高于镍基超合金的γ′固溶线温度(gamma-primesolvustemperature)的温度下热处理包含镍基超合金的工件，并且以小于50华氏度/分钟的冷却速率从高于镍基超合金的γ′固溶线温度的温度冷却经热处理的工件，以便获得经冷却的工件。经冷却的工件包括浓度为按经冷却的工件的材料的体积计至少10百分比的γ′相和γ″相的共沉淀物(coprecipitate)。共沉淀物的γ′相具有小于250纳米的平均粒度。其中，所述镍基超合金包括：至少30重量百分比的镍；0.1重量百分比至6重量百分比的钛、0.1重量百分比至6重量百分比的钽、或0.1重量百分比至6重量百分比的钛和钽的组合；0.1重量百分比至6重量百分比的铝；和0.5重量百分比至9重量百分比的铌，其中钛与铝的原子比、钽与铝的原子比、或钛和钽的组合与铝的原子比在0.1至4的范围内。其中，所述镍基超合金包含：0.2重量百分比至4重量百分比的钛、0.2重量百分比至4重量百分比的钽、或0.2重量百分比至4重量百分比的钛和钽的组合；0.2重量百分比至3重量百分比的铝；和1.5重量百分比至7重量百分比的铌。其中，钛与铝的原子比、钽与铝的原子比、或钛和钽的组合与铝的原子比在0.2至2的范围内。其中，所述镍基超合金还包含10重量百分比至30重量百分比的铬、0重量百分比至45重量百分比的钴、0重量百分比至40重量百分比的铁、0重量百分比至4重量百分比的钼、0重量百分比至4重量百分比的钨、0重量百分比至2重量百分比的铪、0重量百分比至0.1重量百分比的锆、0重量百分比至0.2重量百分比的碳、0重量百分比至0.1重量百分比的硼，或其组合。其中，所述γ′相具有小于200纳米、或者小于100纳米的平均粒度。其中，所述共沉淀物以在按所述经冷却的工件的材料的体积计20百分比至60百分比范围内的浓度存在。其中，所述冷却步骤以小于20华氏度/分钟、或10华氏度/分钟的冷却速率进行，或者以在约1华氏度/分钟至5华氏度/分钟范围内的冷却速率进行。在另一个方面，本专利技术用于制备制品的方法包括在高于镍基超合金的γ′固溶线温度的温度下热处理包含镍基超合金的工件，并且以小于10华氏度/分钟的冷却速率从高于镍基超合金的γ′固溶线温度的温度冷却经热处理的工件，以便获得包括浓度为按经冷却的工件的材料的体积计至少20百分比的γ′相和γ″相的共沉淀物的经冷却的工件，其中共沉淀物的γ′相具有小于100纳米的平均粒度。镍基超合金包括至少30重量百分比的镍；约0.2重量百分比至约4重量百分比的钛、约0.2重量百分比至约4重量百分比的钽、或约0.2重量百分比至约4重量百分比的钛和钽的组合；约0.2重量百分比至约3重量百分比的铝；和约1.5重量百分比至约7重量百分比的铌，其中钛与铝的原子比、钽与铝的原子比、或钛和钽的组合与铝的原子比在约0.2至约2的范围内。在本专利技术一个进一步的方面，制品包括包含下述的材料：至少30重量百分比的镍；约0.1重量百分比至约6重量百分比的钛、约0.1重量百分比至约6重量百分比的钽、或约0.1重量百分比至约6重量百分比的钛和钽的组合；约0.1重量百分比至约6重量百分比的铝；和约0.5重量百分比至约9重量百分比的铌，其中钛与铝的原子比、钽与铝的原子比、或钛和钽的组合与铝的原子比在约0.1至约4的范围内。该材料还包含共沉淀物，所述共沉淀物包含以按材料的体积计至少10百分比的浓度分散在基质相内的γ′相和γ″相，其中γ′相具有小于250纳米的平均粒度。制品具有大于6英寸的最小尺寸。其中，所述材料包含：0.2重量百分比至4重量百分比的钛、0.2重量百分比至4重量百分比的钽、或0.2重量百分比至4重量百分比的钛和钽的组合；0.2重量百分比至3重量百分比的铝；和1.5重量百分比至7重量百分比的铌。其中，钛与铝的原子比、钽与铝的原子比、或钛和钽的组合与铝的原子比在0.2至2的范围内。其中，所述材料还包含10重量百分比至30重量百分比的铬、0重量百分比至45重量百分比的钴、0重量百分比至40重量百分比的铁、0重量百分比的百分比至4重量百分比的钼、0重量百分比至4重量百分比的钨、0重量百分比至2重量百分比的铪、0重量百分比至0.1重量百分比的锆、0重量百分比至0.2重量百分比的碳、0重量百分比至0.1重量百分比的硼或其组合。其中，所述γ′相具有小于200纳米的平均粒度。其中，所述γ′相具有小于100纳米的平均粒度。其中，所述制品具有大于8英寸的最小尺寸。附图说明当参考附图阅读下述详细描述时，本
技术实现思路
的这些和其他特征、方面和优点将得到更好地理解，其中：图1是根据本专利技术所述方法的一个实施例，用于制备制品的方法的流程图；图2是使用常规镍基超合金组合物制备的制品的一部分的显微照片；图3是使用另一种常规镍基超合金组合物制备的制品的一部分的显微照片；和图4是通过根据本专利技术所述方法的一个实施例的方法制备的制品的显微照片。图5是通过根据本专利技术所述方法的另一个实施例的方法制备的制品的显微照片。具体实施方式本
技术实现思路
一般包括可对各种各样的合金，特别是能够经由沉淀物在热机械加工期间被硬化/强化的合金(例如超合金)进行的热机械加工。如本说明书使用的，术语“超合金(superalloy)”指通过分散在基质相中的沉淀物强化的材料。通常已知的超合金例子包括γ′沉淀强化的镍基超合金和γ″沉淀强化的镍基超合金。术语“镍基(nickel-based)”一般意指组合物具有比任何其他组成成分元素更多的镍量。通常，在γ′沉淀强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备制品的方法，所述方法包括：在高于镍基超合金的γ′固溶线温度的温度下热处理包含所述镍基超合金的工件，和以小于50华氏度/分钟的冷却速率从高于镍基超合金的γ′固溶线温度的温度冷却所述经热处理的工件，以便获得包括浓度为按所述经冷却的工件的材料的体积计至少10百分比的γ′相和γ″相的共沉淀物的经冷却的工件，其中所述γ′相具有小于250纳米的平均粒度。

【技术特征摘要】
2016.06.30 US 15/1986581.一种用于制备制品的方法，所述方法包括：在高于镍基超合金的γ′固溶线温度的温度下热处理包含所述镍基超合金的工件，和以小于50华氏度/分钟的冷却速率从高于镍基超合金的γ′固溶线温度的温度冷却所述经热处理的工件，以便获得包括浓度为按所述经冷却的工件的材料的体积计至少10百分比的γ′相和γ″相的共沉淀物的经冷却的工件，其中所述γ′相具有小于250纳米的平均粒度。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述镍基超合金包括：至少30重量百分比的镍；0.1重量百分比至6重量百分比的钛、0.1重量百分比至6重量百分比的钽、或0.1重量百分比至6重量百分比的钛和钽的组合；0.1重量百分比至6重量百分比的铝；和0.5重量百分比至9重量百分比的铌，其中钛与铝的原子比、钽与铝的原子比、或钛和钽的组合与铝的原子比在0.1至4的范围内。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述镍基超合金包含：0.2重量百分比至4重量百分比的钛、0.2重量百分比至4重量百分比的钽、或0.2重量百分比至4重量百分比的钛和钽的组合；0.2重量百分比至3重量百分比的铝；和1.5重量百分比至7重量百分比的铌。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述镍基超合金还包含10重量百分比至30重量百分比的铬、0重量百分比至45重量百分比的钴、0重量百分比至40重量百分比的铁、0重量百分比至4重量百分比的钼、0重量百分比至4重量百分比的钨、0重量百分比至2重量百分比的铪、0重量百分比至0.1重量百分比的锆、0重量百分比至0.2重量百分比的碳、0重量百分比至0.1重量百分比的硼，或其组合。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述γ′相具有小于200纳米、或小于100纳米的平均粒度。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述共沉淀物以在按所述经冷却的工件的材料的体积计20百分比至60百分比范围内的浓度存在...

【专利技术属性】
技术研发人员：AJ德托尔，R迪多米奇奥，T汉隆，沈沉，周宁，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US