一种析出D0制造技术

本发明专利技术公开了一种析出D0

【技术实现步骤摘要】
一种析出D0
22
超点阵相的多元高温合金及制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及金属材料
，具体为一种析出D0
22
超点阵相的多元高 温合金及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]当代工业的快速发展对材料的服役温度和服役强度要求越来越高。传统的 Ni基高温合金通过引入具有D0
22
结构的γ”析出相可以显著提高力学性能。He Feng(F.He,D.Chen,B.Han,Q.Wu,Z.Wang,S.Wei,D.Wei,J.Wang,C.T.Liu, J.jung Kai,Design of D0
22 superlattice with superior strengthening effect in highentropy alloys,Acta Mater.167(2019)275
–
286)近来证明了D0
22
超点阵相的析 出强化效果优于L12相和其他金属间化合物。以γ”相为主要强化相的Inconel 718合金，具有优良的室温和高温力学性能，然而在650℃以上γ”相会转变为 脆性的δ相。如果采用特殊方法能够提高D0
22
超点阵相的热稳定性，则对提升 合金的高温力学性能有重要意义。
[0003]Chen Yang(Y.Chen,R.Hu,H.Kou,T.Zhang,J.Li,Precipitation ofnanosized D0
22 superlattice with high thermal stability in an Ni
‑
Cr
‑
W superalloy, Scr.Mater.76(2014)49
–
52)发现Ni
‑
20.8Cr
‑
18.8W
‑
1.2Mo(wt.％)合金通过700℃ 时效处理可以析出D0
22
超点阵相，仅报道了短时间内合金的硬度变化。现有 技术中D0
22
相析出强化型的高温合金存在高温热稳定性差、力学性能差、密 度高的不足。如果采用特殊方法能够提高D0
22
超点阵相的相稳定性和析出强 化效果，则对改善Ni
‑
Cr
‑
W基高温合金在严苛环境中的服役行为有重要意义。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中的不足，本专利技术提供了一种析出D0
22
超点阵相的多 元高温合金，主要提出了一种能够析出适用于700℃和800℃的D0
22
型超点阵 相的Ni
‑
Cr
‑
Fe
‑
W
‑
Ti
‑
Ta
‑
Nb
‑
Al高温合金，提高了D0
22
超点阵相的热稳定性及 Ni
‑
Cr
‑
W基高温合金的服役强度。
[0005]本专利技术第一个目的是提供一种析出D0
22
超点阵相的多元高温合金，所述 高温合金成分为Ni
a
Cr
b
W
d
M
e
，其中a、b、d、e分别代表对应各元素的摩尔百 分比，a＝40
‑
64at.％，b＝20
‑
30at.％，d＝3
‑
8at.％，e＝0.1
‑
4at.％，a+b+d+e＝100 at.％；所述微量元素M包括Ti、Ta、Nb、Al中的一种或多种成分，且微量元 素各成分的摩尔百分比为：Ti≤4at.％，Ta≤4at.％，Nb≤4at.％，Al≤4at.％。
[0006]优选的，所述高温合金成分为Ni
64
Cr
26
W6Ti4、Ni
64
Cr
26
W6TiTaNbAl或 Ni
55
Cr
26
Fe
10
W5TiTaNbAl。
[0007]优选的，所述高温合金成分中还包括Fe
c
，其中c代表Fe元素的摩尔百分 比c＝5
‑
20at.％；a+b+c+d+e＝100at.％。
[0008]更优选的，所述高温合金成分为Ni
55
Cr
26
Fe
10
W5Ti4。
[0009]本专利技术第二个目的是提供一种析出D0
22
超点阵相的多元高温合金的制备 方法，包
括以下步骤：
[0010]将原料置于真空电弧熔炼炉中，在惰性气氛条件下，反复熔炼多次后，再 经吸铸，获得铸态合金；
[0011]将获得的铸态合金在1150～1250℃固溶处理24～36h后，进行淬火处理， 再在铸态合金厚度方向加工使变形量缩小65～75％后，于1150～1250℃，再结 晶处理1～3min；随后将再结晶处理后的合金于700～800℃处理1～600h，即得 所述多元高温合金。
[0012]优选的，所述熔炼的过程中，将Ni和W元素混合后进行熔炼，反复熔炼 多次后，获得A组分合金锭；将其余元素混合后进行熔炼，反复熔炼多次后， 获得B组分合金锭，再将A组分合金锭和B组分合金锭混合后，反复熔炼多 次，随后经吸铸获得铸态合金。
[0013]更优选的，反复熔炼过程中，至少进行4次熔炼。
[0014]优选的，熔炼过程中控制电流为200～240A。
[0015]优选的，所述吸铸是按照以下步骤进行：
[0016]将反复熔炼后的合金锭置于浇铸模具上，然后对合金锭进行熔炼，待合金 锭全部为液体且流动性较好时进行吸铸，冷却后去除模具得到长方体吸铸合金 锭，即为铸态合金。
[0017]本专利技术第三个目的是提供一种析出D0
22
超点阵相的多元高温合金在航空 航天领域中的应用。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0019]本专利技术设计的Ni
‑
Cr
‑
Fe
‑
W
‑
Ti
‑
Ta
‑
Nb
‑
Al高温合金在700～800℃下长时间时 效始终保持很好的强度与塑性，具有优异的热力学稳定性；
[0020]本专利技术设计的Ni
‑
Cr
‑
Fe
‑
W
‑
Ti
‑
Ta
‑
Nb
‑
Al高温合金的抗拉强度可达1.6Gpa， 在严苛的服役环境下更具优势；
[0021]本专利技术通过巧妙的成分设计、精确的组织表征、大量的性能测试，确定了 Ni
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种析出D0
22
超点阵相的多元高温合金，其特征在于，所述高温合金成分为Ni
a
Cr
b
W
d
M
e
，其中a、b、d、e分别代表对应各元素的摩尔百分比，a＝40
‑
64at.％，b＝20
‑
30at.％，d＝3
‑
8at.％，e＝0.1
‑
4at.％，a+b+d+e＝100at.％；所述微量元素M包括Ti、Ta、Nb、Al中的一种或多种成分，且微量元素各成分的摩尔百分比为：Ti≤4at.％，Ta≤4at.％，Nb≤4at.％，Al≤4at.％。2.根据权利要求1所述的析出D0
22
超点阵相的多元高温合金，其特征在于，所述高温合金成分为Ni
64
Cr
26
W6Ti4、Ni
64
Cr
26
W6TiTaNbAl或Ni
55
Cr
26
Fe
10
W5TiTaNbAl。3.根据权利要求1所述的析出D0
22
超点阵相的多元高温合金，其特征在于，所述高温合金成分中还包括Fe
c
，其中c代表Fe元素的摩尔百分比c＝5
‑
20at.％；a+b+c+d+e＝100at.％。4.根据权利要求3所述的析出D0
22
超点阵相的多元高温合金，其特征在于，所述高温合金成分为Ni
55
Cr
26
...

【专利技术属性】
技术研发人员：何峰，张凯威，王志军，李俊杰，王锦程，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：