一种高性能镍基高温合金及其制造方法，属于镍基高温合金技术领域。合金按重量百分比为：C：0.02％～0.10％，Cr：9.6％～12.0％，Mo：2.5％～4.0％，Nb：0.6％～3.2％，Al：1.5％～3.2％，Ti：0.1％～0.8％，B：0.005％～0.020％，Zr：0.05％～0.30％，Si≤0.5％，Mn≤0.25％，Cu≤0.5％，Fe≤2.5％，Ni：余量。通过熔炼、精炼、热加工、固溶处理、拉拔和退火等步骤制备。优点在于：具有良好的机械性能；制备工艺简单易行，降低了投入，从而达到了造价低、质量优的优异特性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于镍基高温合金
，特别涉及一种高性能镍基高温合金及其制造 方法。尤其针对γ'相强化和碳化物强化的高性能镍基高温合金。
技术介绍
Inconel713C合金是γ'相沉淀强化型镍基铸造高温合金，合金化学成分重量百 分比为（wt-%):C:0· 08 ~0· 20，Cr:12· 0 ~14. 0，Μ〇 :3· 8 ~5. 2，Nb:1· 8 ~2· 8，Α1 :5· 5 ~ 6. 5,Ti:0· 5 ~1. 0,Β:0· 005 ~0· 015,Zr:0· 05 ~0· 15,Si彡 0· 5,Μη彡 0· 25,Cu彡 0· 5， Fe< 2. 5,Co< 1. 0,Ni:余量。该合金在980°C以下具有较高的蠕变强度，长期组织稳定 性，抗热腐蚀性能和热疲劳特性，以及良好的铸造工艺性能等优点。目前已广泛应用于各个 工业领域，特别是航空航天、船舶、汽车、石油化工等。合金成分不含钴，密度较低，通常在铸 态使用。 由于该合金的化学成分中含有大量的γ'相形成元素Al、Ti，以及较高的碳化物 形成元素和固溶强化元素，合金在冷却过程中析出大量的第二相（主要为γ'相），促使合 金强度提高，从而导致合金加工过程中变形抗力增大，加工性能较差。 为了提高和改善铸造高温合金的加工性能，满足航空动力装置的使用要求，必须 对铸造难变形镍基合金进行开发，研制出具有良好综合性能的镍基高温合金，从而满足实 际装配需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，解决现有铸造高 温合金难变形的问题。 解决上述问题的构思是：以Inconel713C合金成分为基础，充分考虑添加的合金 元素与基体Ni之间的相互作用，以及合金元素间的相互作用，优化出最佳成分，以下为具 体的化学成分确定与优化过程。合金材料的成分是决定其加工性能的基础，此外，高温合金 以其强度高、抗氧化和耐腐蚀性能良好经常应用于高温空气环境中，所以元素选取在保证 合金具有可加工性的同时，还要具有高强度以及抗高温氧化性能，故调整了Al、Cr、Mo、Nb、 Ti、C元素含量。①铝和钛：铝时形成γ' -Ni3Al相的基本组成元素，加入高温合金中的A1 约有80%与Ni形成Ni3Al，进行沉淀强化，A1含量增加，会引起γ'相增加，虽然可提高合 金的强度。钛加入镍基高温合金中，约有90%钛原子代替γ' -Ni3Al相中的Α1原子，而形 成γ' -Ni3(Al，Ti)。在一定A1含量条件下，随着Ti含量的增加，γ'相数量增加，引起合 金强度增加。Al+Ti之和增加，高温合金中的γ'相亦增加，同时γ'相减小。这均会损害 合金的加工性能，因此综合考虑，Α1元素的添加含量为1. 5%~3. 2% ;Ti元素的添加含量 为0. 1 %~0.8%。②铬：Cr是高温合金中不可缺少的合金化元素，将Cr加入高温合金中， 其中大部分溶解于γ固溶体中，还有少量的Cr形成碳化物相。此外，高温环境下铬在合金 表面容易生成致密的氧化膜Cr203,提高了合金的抗氧化性能。因此综合考虑Cr元素的添 加量为9. 6%~12. 0%。③钼：钼元素是高温合金中比较常见的一种合金化元素，添加一定 含量的Mo元素，由于钼原子半径比较大，比镍原子半径大10~13%，可造成严重的晶格畸 变，形成强烈的固溶强化效应，明显提高合金的强度。另外Mo元素还能提高合金的抗腐蚀 能力。因此Mo元素添加量为2. 5%~4.0%。④银：银的原子半径比镍原子大15~18%， 将铌加入高温合金中引起的固溶强化作用更大。因此Nb元素添加量为0.6%~3.2%。⑤ 碳：高温合金中的碳元素主要形成碳化物，综合考虑碳元素的添加量为0. 02%~0. 10%。 -种高性能镍基高温合金，其化学成分为（重量百分比），C:0· 02%~0· 10%，Cr: 9. 6%~12. 0%，Mo:2· 5%~4.0%，Nb:0· 6%~3. 2%，A1 :1· 5%~3. 2%，Ti:0· 1%~ 0· 8%，B:0· 005%~0· 020%，Zr:0· 05%~0· 30%，Si彡 0· 5%，Mn彡 0· 25%，Cu彡 0· 5%， Fe彡 2. 5%，Ni:余量。 -种高性能镍基高温合金的制造方法，其具体步骤与参数如下： 1、熔炼：称取各组分原料后放入坩埚内，其中Cr:9. 6%~12. 0%，Mo:2.5%~ 4.0%，Nb:0.6%~3.2%，Ni:余量；抽高真空状态，设熔炼炉的熔炼温度为1500~ 1560°C，待原料充分熔化后，继续加热5~10min，至原料熔清。 2、精炼：将上述溶液温度控制在1560~1580°C，并向熔炼炉内充氩气，至炉内真 空度彡0. 5Pa，精炼10min后，加入中C、Si、Mn、Al、Ti、Zr和B-Fe小料，控制各元素的成 分范围，其中C、Si、Mn、Al、Ti和Zr的成分范围依次为0· 02%~0· 10%、0· 10~0· 15%、 0· 10 ~0· 20%、1·5%~3.2%、0· 1%~0·8%和 0· 05%~0· 30%，B-Fe中B的成分范围 为0. 005%~0. 020% ;待小料充分熔化后，调整钢液的温度为1440~1460°C后出钢。 3、热加工：将上述钢锭热加工成Φ8πιπι的盘条，其中，加热温度为1100~1250°C， 保温时间多2h，冷却方式为空冷。 4、固溶处理：将热加工后的Φ8πιπι盘条进行1100~1200°C保温1小时，水冷。 5、拉拔：将固溶处理后的盘条采用拉丝机进行拉拔减径，拉拔至直径为Φ3. 0~ Φ1. 0mm，变形量控制在10 %~80%。 6、退火：将冷拔后的丝材进行退火，其中，退火温度为1000~1200°C，退火时间为 5~50min，水冷。 本专利技术的优点在于：打破了铸造高温合金难变形的技术难题，采用多种合金元素 合理的搭配，加上采用独特的制备工艺使所得的高温合金耐蚀、同时具有良好的机械性能。 此外，该新型合金，制备工艺简单易行，降低了投入，从而达到了造价低、质量优的优异特 性。【具体实施方式】 实施例1 -种高性能镍基高温合金，其化学成分（wt% )如表1所示： 表1实施例1中合金的化学成分（wt% ) 其制造方法的具体步骤与工艺参数如下： 1、熔炼：称取各组分原料后放入坩埚内，其中，Cr:11. 31%，M当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高性能镍基高温合金，其特征在于，化学成分按重量百分比为，C：0.02％～0.10％，Cr：9.6％～12.0％，Mo：2.5％～4.0％，Nb：0.6％～3.2％，Al：1.5％～3.2％，Ti：0.1％～0.8％，B：0.005％～0.020％，Zr：0.05％～0.30％，Si≤0.5％，Mn≤0.25％，Cu≤0.5％，Fe≤2.5％，Ni：余量。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张志伟，李振瑞，牛永吉，傅祖明，李明扬，柳海波，
申请(专利权)人：北京北冶功能材料有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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