一种高缺陷容限的单晶高温合金构件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高缺陷容限的单晶高温合金构件及其制备方法，属于高温合金材料与熔模铸造技术领域。通过添加与优化Hf、B、Zr、Ti、V等碳化物形成元素碳形成不同类型的碳化物，提高晶界强度，提升小角度晶界缺陷的容限，通过Ce、La等提升内部微孔容限。通过L

A single crystal superalloy component with high defect tolerance and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高缺陷容限的单晶高温合金构件及其制备方法
：本专利技术涉及高温合金材料与熔模铸造
，具体涉及一种高缺陷容限的单晶高温合金构件及其制备方法。
技术介绍
：单晶高温合金是于航空、航天、能源、核工业、石化、国防武器装备和国民经济建设不可或缺的关键结构材料。由于单晶高温合金部件结构非常复杂，定向凝固过程中易导致内部微孔、小角晶界等凝固缺陷的出现，从而影响部件服役寿命。小角度晶界作为一种缺陷组织，重新引入横向晶界，破坏单晶高温合金叶片的组织完整性，显著降低合金的高温力学性能，成为叶片服役过程中的重大隐患。而内部微孔使得单晶构件在服役过程中产生应力集中，使得其过早萌生疲劳裂纹。目前，含铼二代及以上代次的单晶高温合金中碳(硼)化合物形成元素较少，使得单晶构件一旦形成超出技术标准规定的内部微孔(～0.25mm)或小角晶界(～6°)等缺陷就得报废，造成极大的浪费。首先，研发出具有一种高缺陷容限的单晶高温合金，即使合金内部有较大尺寸的微孔及小角度晶界也可以保持较好的力学性能，对航空发动机的成本控制具有重要的意义。其次，由于单晶高温合金采用定向凝固，大尺寸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高缺陷容限的单晶高温合金构件，其特征在于：按重量百分比计，该单晶高温合金构件的化学成分如下：/nC 0.12～0.18％，Cr 4.3～5.6％，Al 5.6～6.3％，Co 8.0～10.0％，Mo 0.8～1.4％，W7.7～9.3％，Nb 1.4～1.8％，Ta 3.5～4.5％，Re 3.5～4.5％，Y 0.001～0.005％，Hf0.005～0.03％，Zr 0.005～0.03％，Ti≤0.2％，V 0.001～0.1％，Ce 0.001～0.0055％，La0.001～0.0045％，余量为Ni及不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种高缺陷容限的单晶高温合金构件，其特征在于：按重量百分比计，该单晶高温合金构件的化学成分如下：
C0.12～0.18％，Cr4.3～5.6％，Al5.6～6.3％，Co8.0～10.0％，Mo0.8～1.4％，W7.7～9.3％，Nb1.4～1.8％，Ta3.5～4.5％，Re3.5～4.5％，Y0.001～0.005％，Hf0.005～0.03％，Zr0.005～0.03％，Ti≤0.2％，V0.001～0.1％，Ce0.001～0.0055％，La0.001～0.0045％，余量为Ni及不可避免的杂质。


2.根据权利要求1所述的高缺陷容限的单晶高温合金构件，其特征在于：该单晶高温合金构件的化学成分中，O≤0.02wt.％，N≤0.02wt.％，S≤0.004wt.％，B≤0.008wt.％。


3.根据权利要求1或2所述的高缺陷容限的单晶高温合金构件，其特征在于：该单晶高温合金构件的化学成分中，Hf+Zr元素总量≥0.02wt.％。


4.根据权利要求1或2所述的高缺陷容限的单晶高温合金构件，其特征在于：该单晶高温合金构件的化学成分中，0.001wt.％≤Ti+V≤0.3wt.％。


5.根据权利要求1或2所述的高缺陷容限的单晶高温合金构件，其特征在于：该单晶高温合金构件的化学成分中，Ce/La≤1。


6.根据权利要求2所述的高缺陷容限的单晶高温合金构件，其特征在于：该单晶高温合金构件的化学成分中，O+N≤0.03wt.％。


7.根据权利要求1或2所述的高缺陷容限的单晶高温合金构件的制备方法，其特征在于：该方法是采用定向凝固工艺进行高缺陷容限的单晶高温合金构件的制备，具体包括如下步骤：
(1)按所述合金成分将原料混合，利用真空感应熔炼制备出母合金；
(2)设计合金构件结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：于金江，周亦胄，杨彦红，王新广，侯桂臣，孙晓峰，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21