一种激光切割喷嘴用高温合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种Ni

【技术实现步骤摘要】
一种激光切割喷嘴用高温合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种高温合金
，特别是设计一种激光切割喷嘴用高温合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]高温合金作为一种能够适应苛刻服役环境的先进材料，广泛应用在航空动力、能源电力、精密制造等关键
其中，变形高温合金以其轻质、耐热腐蚀、高温强度高等优势，成为激光切割设备制造过程中不可或缺的重要合金材料。
[0003]激光切割是通过激光器的高功率能量来实现工件快速切割的一种高效精密加工手段。激光切割工件时，被切割工件在激光作用下发生熔化或气化，同时激光切割头吹出的气流与工件产生热效应反应，同时起到冷却切割作业面以及减少热影响区的作用。激光切割无刀具磨损，能量输入可控性强，加工柔性高，切缝宽度仅为0.1mm。与其他材料切割方法相比，激光切割具有切割缝细、切割面平整、切割效率高等优势。此外，激光切割可加工的材料范围广，韧性材料和脆性材料均可用激光切割。这使得激光切割以其独特优势广泛应用于车身板件、航空航天飞行器部件，铝合金、钛合金等特种材料的切割加工。
[0004]现有的一种Ni
‑
Fe
‑
Cr基高温合金(GH3536)，按重量百分比计，合金成分包括：C 0.05～0.15％、Cr 20.5～23％、Co 0.50～2.50％、W 0.20～1.00％、Mo 8.00～10.00％、Fe 17.00～20.00％、Al≤0.50％、Ti≤0.15％、B≤0.01％、Ni余量。该合金具有优异的抗氧化和耐腐蚀性能，在900℃以下具备中等的持久和蠕变强度，冷、热加工成形性能和焊接性能良好，是制造激光切割喷嘴的一种较适合的高温合金材料。
[0005]但是，随着激光切割技术的发展，激光切割设备的能量输入加大、供气压力提高，随之对激光切割喷嘴材料的服役环境越发严苛，如何进一步提高激光喷嘴材料的高温性能、氧化抗性及韧性，成为打破激光切割设备制造材料制约的重要目标。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供一种高温合金及其制备方法，主要目的在于提供或制备一种制造激光切割喷嘴用Ni
‑
Cr基高温合金，该合金具有良好的高温持久性能及氧化抗性。进一步地，该高温合金在900℃的持久寿命相较于GH3536合金提高了30％以上。
[0007]为达到上述目的，本专利技术主要提供如下技术方案：
[0008]一方面，本专利技术的实施例提供一种Ni
‑
Cr基高温合金，其中,以重量百分比计，所述高温合金包括如下成分：C 0.08～0.16％、Cr 23.5～26.5％、W 0.20～1.00％、Mo 8.00～10.00％、Al≤0.50％、Ti≤0.15％、B≤0.01％、余量为Ni。2.根据权利要求1所述的Ni
‑
Fe
‑
Cr基高温合金，其特征在于，所述高温合金中C含量控制在0.12％，Co含量控制在2.0％，Fe含量控制在12.5％。
[0009]优选的，所述高温合金水冷状态下的组织为奥氏体基体，同时含有M6C型碳化物和少量的Ti(CN)、TiN，该组分可以会提高材料的韧性和强度。
[0010]另一方面，本专利技术的实施例提供一种上述任一项所述的高温合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0011]1)对合金原料进行熔炼、精炼处理后，将熔炼和精炼处理得到的合金浇注成电极；
[0012]2)对所述电极进行电渣重熔处理后，浇注成合金锭；
[0013]3)对所述合金锭进行均匀化处理；
[0014]4)对均匀化处理后的合金锭进行热加工处理，得到热加工制件；优选的，所述热加工方法选用热轧制或热挤压。
[0015]5)对所述热加工制件进行热处理，热处理后得到奥氏体组织Ni
‑
Cr基高温合金。
[0016]优选的，在所述步骤1)中：所述熔炼处理的温度为1450～1600℃；精炼处理的温度为1500～1800℃、精炼时间为5～8min；熔炼处理、精炼处理时的真空度为0.5
×
10
‑2Pa～0.6
×
10
‑2Pa。
[0017]优选的，在所述步骤2)中：所述电渣重熔处理铸锭加热温度为0.85～0.9Tm，保温时长为5～10h。
[0018]优选的，在所述步骤3)中：所述均匀化处理的温度为1100℃～1200℃，所述均匀化处理的时长大于20h；优选的，所述均匀化处理的温度包括多个温度段；其中，前一温度段均匀化温度低于下一温度段；优选的，第一个温度段温度不低于1100℃，最终温度段温度不高于1200℃；优选的，所述均匀化处理时长不超过100h。
[0019]优选的，在所述步骤4)中：所述热加工处理的温度为900℃～1100℃。
[0020]优选的，在所述步骤5)中：所述热处理方法为热处理温度1165℃～1185℃，快速空冷或水冷，保温时间大于20min；优选的，所述热处理温度不高于1175℃；优选的，所述热处理保温时长不超过60min。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的高温合金及其制备方法至少具有下列有益效果：
[0022]一方面，本专利技术提供的Ni
‑
Fe
‑
Cr基高温合金，通过将其成分设计成C 0.08～0.16％、Cr 23.5～26.5％、Co 1.50～2.50％、W 0.20～1.00％、Mo 8.00～10.00％、Fe 11.50～14.50％、Al≤0.50％、Ti≤0.15％、B≤0.01％、余量为Ni；其中，相较于传统GH3536合金，所述高温合金成分中的Ni提高：2.5～3.0％，Cr提高：3％，铁降低：6％，Co提高：0.8％。减少合金中Fe元素的占比，提高基体元素Ni的含量，能够有效提高合金强度；Co元素能够降低高温合金的层错能，提高合金组织稳定性以及蠕变性能；提高合金中的Cr元素含量能够有效改善高温合金的氧化抗性、热腐蚀抗性以及疲劳裂纹扩展性能。通过合金成分的改变能够有效提高合金的高温强度及氧化抗性。
[0023]另一方面，本专利技术提供的高温合金制备方法，基于上述设计的合金成分，将高温合金中C含量控制在0.12％，同时在1175℃以下对合金进行固溶热处理，能够有效避免合金晶界处碳化物膜的形成，进一步提高合金的高温持久强度。
[0024]综上，本专利技术提供的Ni
‑
Cr基高温合金在900℃以下具有良好的高温强度及氧化抗性。本专利技术通过提高Ni、Co和Cr含量改善合金在815℃下的拉伸强度；通过增加Cr含量改善合金在900℃下的氧化抗性，通过改善合金成分，以及步骤简洁、易于操作且成分较低的变形及热处理制备手段，使合金持久寿命提高30％～40％。为激光切割喷嘴部件的制备提供了一种合适的Ni
‑
Cr基高温合金材料。
[0025]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ni
‑
Cr基高温合金，其特征在于，以重量百分比计，所述高温合金包括如下成分：C 0.08～0.16％、Cr 23.5～26.5％、W 0.20～1.00％、Mo 8.00～10.00％、Al≤0.50％、Ti≤0.15％、B≤0.01％、余量为Ni。2.根据权利要求1所述的Ni
‑
Fe
‑
Cr基高温合金，其特征在于，所述高温合金中C含量控制在0.12％，Co含量控制在2.0％，Fe含量控制在12.5％。3.根据权利1或2所述的Ni
‑
Cr基高温合金，其特征在于，所述高温合金在加热到1150℃温度在水冷状态下的组织为奥氏体基体，同时含有M6C型碳化物和少量的Ti(CN)、TiN。4.权利要求1
‑
3任一项所述的Ni
‑
Cr基高温合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)对合金原料进行熔炼、精炼处理后，浇注成电极；2)对所述电极进行电渣重熔处理后，浇注成合金锭；3)对所述合金锭在1100℃～1200℃之间进行均匀化处理；4)对均匀化处理后的合金锭进行热加工处理，得到热加工制件；优选的，所述热加工方法选用热轧制或热挤压。5)对所述热加工制件进行热处理，热处理后得到Ni
‑
Cr基高温合金。5.根据权利要求4所述的Ni
‑
Cr基高温合金的制备方法，其特征在于，在所述步骤1)中：所述熔炼温度为1450～1600℃；精炼温度为1500～...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪晶，
申请(专利权)人：上海康晟航材科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：