超合金粉末、部件以及用于由该粉末制造该部件的工艺制造技术

本发明专利技术涉及镍基超合金粉末，其包含按质量百分比计14.00％至15.25％的铬、14.25％至15.75％的钴、3.9％至4.5％的钼、4.0％至4.6％的铝、3.0％至3.7％的钛、0至200ppm的碳，余量包含镍和不可避免的杂质。本发明专利技术也涉及由该粉末制成的部件和该部件的制造工艺(100)。末制成的部件和该部件的制造工艺(100)。末制成的部件和该部件的制造工艺(100)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超合金粉末、部件以及用于由该粉末制造该部件的工艺


[0001]本专利技术涉及超合金粉末、由该粉末制成的部件以及用于由该粉末制造该部件的工艺。

技术介绍

[0002]通过粉末注射制造金属部件的工艺，称为金属注射模制(MIM)，包括将金属粉末与塑性粘结剂混合，以允许混合物被注射到模具中的步骤。然后，将在注射模具中获得的原始部件脱粘结剂，并且烧结，以获得致密部件。当合金是镍基超合金时，然后热处理致密部件，以获得所需的性能。
[0003]然而，在Ren
é
77合金的MIM制造工艺中，难以获得具有良好蠕变行为的部件，特别地，在高于800摄氏度(℃)的温度下。
[0004]这种高温蠕变行为能对由MIM所生产的Ren
é
77部件具有负面影响。这种蠕变行为可以限制由MIM工艺所生产的Ren
é
77部件的应用领域。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少部分地补救这些缺点中的一些缺点。
[0006]为此，本专利技术涉及一种镍基超合金粉末，按质量百分比计，所述镍基超合金粉末包含14.00％至15.25％的铬、14.25％至15.75％的钴、3.9％至4.5％的钼、4.0％至4.6％的铝、3.0％至3.7％的钛、0至0.10的铜、0至0.50的铁、0至200ppm的碳，余量包含镍和不可避免的杂质。
[0007]这种粉末旨在用于制造镍基超合金部件，如导向叶片或转子叶片，例如燃气涡轮机的导向叶片。
[0008]较多的添加元素是钴(Co)、铬(Cr)、钼(Mo)、铝(Al)和钛(Ti)。
[0009]较少的添加元素是铜(Cu)和铁(Fe)，其最大质量百分比小于1％。
[0010]不可避免的杂质被定义为没有故意地被添加到组合物中，并且提供有其他元素的那些元素。在不可避免的杂质中，可以提及的是硅(Si)、锰(Mn)、氧(O)、硫(S)、硼(B)和钇(Y)。
[0011]要注意，尽管镍基超合金的碳含量可以给定上限，但是镍基超合金通常地具有接近该上限的碳含量。因此，应当理解，包含小于500ppm碳的超合金通常地具有接近500ppm的碳含量，且碳含量通常地大于300ppm。
[0012]由于粉末的碳含量小于或等于200ppm(按质量计每百万份数)，有可能限制生坯部件和脱粘结剂的部件的碳含量。由于脱粘结剂的部件的碳含量在烧结步骤过程中被减少，所以与其中碳含量通常地大于500ppm或者甚至大于700ppm的具有相似组合物的常规粉末相比，在晶界处的碳化物沉淀可大大减少。
[0013]确实，专利技术人已经确定，限制该部件的蠕变特性的来源之一是在晶界处存在碳化物，这些碳化物减缓或者甚至防止烧结的部件的晶粒的生长。
[0014]因此，在使烧结的部件中的晶粒生长的热处理步骤过程中，有可能获得的晶粒的尺寸大于利用常规粉末可以获得的其中碳含量通常地上大于500ppm或者甚至700ppm的晶粒的尺寸。
[0015]由于晶粒尺寸大于利用常规粉末可以获得的其中碳含量通常地大于500ppm或者甚至700ppm的晶粒的尺寸，所以改善了部件的蠕变行为。
[0016]在一些实施方式中，该超合金粉末包含5ppm至200ppm的碳。
[0017]在一些实施方式中，该超合金粉末具有根据ISO 13320标准，通过激光衍射所测量的小于或等于75μm、优选地小于或等于50μm的D90颗粒尺寸。
[0018]粉末的颗粒尺寸越小，烧结温度越低，并且烧结部件的密度越高。
[0019]在一些实施方式中，该超合金粉末具有球形形态。
[0020]该球形形态有利于MIM工艺和烧结。
[0021]本专利技术还涉及如上所定义的镍基超合金粉末制得的部件，所述部件包含小于700ppm的碳，优选地小于600ppm的碳。
[0022]在一些实施方式中，通过粉末注射模制工艺获得该部件。
[0023]在一些实施方式中，如根据ASTM E112
‑
13标准所测量的，平均晶粒尺寸大于或等于ASTM6、优选地大于或等于ASTM5、更优选地大于或等于ASTM 4。
[0024]本专利技术还涉及由如上所定义的镍基超合金粉末制造部件的工艺，该工艺包括以下步骤：
[0025]‑
将镍基超合金粉末与至少两种粘结剂混合，以获得混合物；
[0026]‑
在模具中注射模制混合物，以获得生坯部件；
[0027]‑
对生坯部件脱粘结剂，以获得脱粘结剂的部件；
[0028]‑
烧结脱粘结剂的部件，以获得烧结的部件；以及
[0029]‑
热处理该烧结的部件，包括生长晶粒以使得根据ASTM E112
‑
13标准所测量的平均晶粒尺寸大于或等于ASTM6，优选地大于或等于ASTM5，甚至更优选地大于或等于ASTM4的步骤，以及沉淀γ
′
相的步骤。
[0030]在一些实施方式中，利用包括在1h与6h之间的温度步骤进行烧结步骤。
[0031]在一些实施方式中，利用大于或等于1h，并且小于或等于20h，优选地小于或等于15h，甚至更优选地小于或等于10h的温度步骤进行该晶粒生长步骤。
[0032]在一些实施方式中，利用大于或等于1h，并且小于或等于20h，优选地小于或等于15h，更优选地小于或等于10h的温度的步骤进行该沉淀γ
′
相的步骤。
[0033]在一些实施方式中，该混合物的装料比大于或等于55％，优选地大于或等于60％，并且小于或等于75％、优选地小于或等于70％。
[0034]将该混合物的装料比定义为粉末的体积与总体积(粉末+添加剂)的比率。添加剂包括粘结剂，并且可以包括其他添加剂。
[0035]在一些实施方式中，在两个子步骤中进行脱粘结剂的步骤，即，对主粘结剂进行脱粘结剂的第一子步骤，以及对次粘结剂进行脱粘结剂的第二子步骤。
[0036]第二脱粘结剂的子步骤是热步骤，即，加热部件以烧掉第二粘接剂，并获得脱粘结剂的部件的步骤。
附图说明
[0037]参照附图，本专利技术的其他特征和优点将从以下通过非限制性实施例给出的实施方式的说明中显现。
[0038]图1为示出了用于由本专利技术的镍基超合金粉末制造部件的工艺的步骤的流程图。
[0039]图2A是通过图1的工艺，由包含高于200ppm碳的超合金粉末，在烧结步骤之后获得的部件的显微照片。
[0040]图2B是图2A的部件在晶粒生长步骤之后的显微照片。
[0041]图3A是通过图1的工艺，由包含小于200ppm碳的超合金粉末获得的部件的显微照片。
[0042]图3B是图3A的部件在晶粒生长步骤之后的显微照片。
具体实施方式
[0043]图1示意性地示出了由镍基超合金粉末制造部件的工艺100，所述镍基超合金粉末包含0至200ppm碳，优选地5ppm至200ppm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.镍基超合金粉末，其包含按质量百分比计，14.00％至15.25％的铬、14.25％至15.75％的钴、3.9％至4.5％的钼、4.0％至4.6％的铝、3.0％至3.7％的钛、0至0.10的铜、0至0.50的铁、0至200ppm的碳，余量包含镍和不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的镍基超合金粉末，包含5ppm至200ppm的碳。3.根据权利要求1或2所述的镍基超合金粉末，具有根据ISO 13320标准，通过激光衍射测量的小于或等于75μm、优选地小于或等于50μm的D90颗粒尺寸。4.根据权利要求1至3中任一项所述的镍基超合金粉末，具有球形形态。5.由根据权利要求1至4中任一项所述的镍基超合金粉末制成的部件，所述部件包含小于700ppm的碳，优选地小于600ppm的碳。6.根据权利要求5所述的部件，通过粉末注射模制工艺获得该部件。7.根据权利要求5或6所述的部件，其中，如根据ASTM E112
‑
13标准所测量的，平均晶粒尺寸大于或等于ASTM6、优选地大于或等于ASTM5、更优选地大于或等于ASTM 4。8.一种由根据权利要求1至4中任一项所述的镍基超合金粉末制造部件的工...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞巴斯蒂安，
申请(专利权)人：赛峰集团，
类型：发明
国别省市：