一种耐高温镍基合金制造技术

本发明专利技术公开了一种耐高温镍基合金，所述镍基合金以重量百分数计由下列组份组成：Co:10.5

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温镍基合金


[0001]本专利技术涉及合金
，特别涉及一种耐高温镍基合金材料。

技术介绍

[0002]镍基高温合金作为一种重要的结构材料，具有优良的高温力学性能和抗热腐蚀性能，是目前先进航空发动机和工业燃气轮机叶片的主要材料。可满足长期服役的先进航空发动机及能胜任高峰负荷发电的工业燃气轮机的出现，要求材料具有抗蠕变、抗疲劳、低热膨胀系数、高弹性模量以及低密度等综合性能。镍基高温合金是迄今性能最为优越，用途最为广泛的航空发动机材料。随着航空事业的发展，特别是对先进航空发动机推力和推重比要求的不断提高，迫使涡轮入口温度不断升高，这对镍基高温合金的承温能力提出了更高的要求。为了满足使用要求，必须从材料设计及制备技术方面进行深入研究并取得突破。
[0003]镍基高温合金通过适当调节合金成分，可以使合金不但具有钴基合金无法比拟的高温强度，而且还具有较高的初熔温度、较好的冷热疲劳性能、较高的塑性和韧性，较高的抗氧化和耐腐蚀性，以及较低的密度，在航空发动机很多部件上应用具有特殊的意义。
[0004]国内尽管开发了很多镍基高温合金，如K403、K405、K441和K417G等合金，这些合金普遍存在初熔温度及塑性与钴基高温合金相比相差较大，限制了这些合金的应用。金属间化合物虽然具有比重低和强度高的特点，但由于其室温塑性差，限制了其工程应用。所以就需要开发新的合金，要求具有高初熔温度、适当密度、具有良好的铸造性能、良好的热疲劳性能和较高的抗高温氧化性能。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种有较高熔点能够长时间耐受1350℃及以上高温，材料成本较低，且同时具有较好抗拉强度和屈服强度的镍基合金。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种耐高温镍基合金，所述镍基合金以重量百分数计由下列组份组成：Co: 10.5
‑
11.5%，Cr: 6.5
‑
7.5%，Mo: 1.75
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1.95%，W: 7.0
‑
8.0%，Al: 7.35
‑
7.85%，Ti: 0.50
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0.70%，Ta: 6.5
‑
7.5%，Hf: 1.20
‑
1.30%，C: ≤0.065%，B: ≤0.0055%，Si: ≤0.065%，余量为Ni和不可避免杂质。
[0007]优选，所述镍基合金以重量百分数计由下列组份组成：Co: 10.6
‑
11.4%，Cr: 6.7
‑
7.4%，Mo: 1.79
‑
1.90%，W: 7.1
‑
7.9%，Al: 7.45
‑
7.80%，Ti: 0.51
‑
0.68%，Ta: 6.6
‑
7.4%，Hf: 1.21
‑
1.29%，C: ≤0.065%，B: ≤0.0055%，Si: ≤0.065%，余量为Ni和不可避免杂质。
[0008]最优选，所述镍基合金以重量百分数计由下列组份组成：Co: 11.0%，Cr: 7.0%，Mo: 1.85%，W: 7.5%，Al: 7.60%，Ti: 0.60%，Ta: 7.0%，Hf: 1.25%，C: ≤0.065%，B: ≤0.0055%，Si: ≤0.065%，余量为Ni和不可避免杂质。
[0009]本专利技术中提供的合金中含有较高的Cr，Cr在镍基合金中最主要的作用是增加强度、抗氧化和耐蚀能力，可以作为耐高温合金材料的重要合金元素。
[0010]本专利技术中提供的合金中含有较高的Co，主要作用有：（1）固溶强化。钴在镍基合金中大部分分布于固溶体基体中，少量进入γ
′
相，钴进入基体后产生固溶强化效果，尤其是降低基体的层错能，极大地提高合金的持久强度和蠕变抗力；（2）增加γ
′
相含量，钴能减少铝和钛的溶解度，增加γ
′
相含量；（3）影响碳化物析出。钴能增加碳的固溶度，减少碳化物的析出；（4）改善合金的塑性及热加工性能：提高合金的组织稳定性。
[0011]本专利技术中提供的合金中含有较高的W、Mo等强化元素，可提高原子间结合力，提高扩散激活能，使扩散过程变慢，同时提高再结晶温度，从而提高合金的热强性。钼和钨可不同程度地进入γ
′
相中，尤其是钨，它在γ和γ
′
相中分配比约等于1。因此，镍基合金中添加钨、钼将导致γ
′
相数量增加，热稳定性提高。钨优先分布在枝晶轴上，而钼则集中于晶界和枝晶界，因此钨、钼同时加入对合金性能起到综合强化效果。但过量钨、钼会析出金属间化合物及增加析出TCP有害相的倾向性，即降低合金性能，又损害合金的抗氧化腐蚀性能，促进酸性熔融，导致灾难性氧化。
[0012]本专利技术加入适量的Ti可形成适量的弥散分布的MC碳化物，能形成比较稳定的TiC，同时形成γ
′
相强化晶界，进一步提高镍基合金的高温性能。
[0013]本专利技术通过使合金中含有较高含量的Al含量，形成γ
′
相，以保证合金良好的抗氧化性能和较高的室温和高温强度。
[0014]本专利技术中加入适量的Ta，Ta能能置换一部分Al和Ti而进入γ
′
相。Ta与碳有很大的亲和力，能形成稳定的TaC，从而有效地细化晶粒。钽溶入γ
′
相，进入碳化物，从而提高这些相的热稳定性，延缓γ
′
相的聚集长大过程，提高合金的强度指标。
[0015]本专利技术中加入适量的Hf，Hf在γ
′
相中的溶解度比在γ相中要大些，因而更能强化γ
′
相，同时又是极强的碳化物形成元素，能阻止M
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C6或M6C沿晶界大量析出，能与MC分解而放出的碳形成二次稳定的细小、分散、不规则的MC(主要是HfC)颗粒。Hf还能提高基体合金的抗氧化性。
[0016]本专利技术具有如下有益效果：1）如上所述，调整了合金的成分组成，在大量实验的基础上，确定了合金的组成元素及各元素的含量，使得各元素的作用达到了协同技术效果，特别是Co、W、Ta等提高高温性能的合金元素，其技术效果相互正向叠加，使得合金的熔点可以超过1490℃，使得产品的耐高温、耐氧化性能显著提高，可以长时间在1390
‑
1440℃的高温下服役。
[0017]2）除耐高温外，合金元素配比的调整使得强度、韧性以及耐腐蚀性能等综合性能显著改善。
具体实施方式
[0018]实施例一一种耐高温镍基合金，所述镍基合金以重量百分数计由下列组份组成：Co: 11.1%，Cr: 7.1%，Mo: 1.87%，W: 7.6%，Al: 7.70%，Ti: 0.65%，Ta: 7.1%，Hf: 1.26%，C: ≤0.065%，B: ≤0.0055%，Si: ≤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍基高温合金，其特征在于，所述合金以重量百分数计由下列组份组成：Co: 10.5
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11.5%，Cr: 6.5
‑
7.5%，Mo: 1.75
‑
1.95%，W: 7.0
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8.0%，Al: 7.35
‑
7.85%，Ti: 0.50
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0.70%，Ta: 6.5
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7.5%，Hf: 1.20
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1.30%，C: ≤0.065%，B: ≤0.0055%，Si: ≤0.065%，余量为Ni和不可避免杂质。2.如权利要求1所述的镍基高温合金，其特征在于，所述合金以重量百分数计由下列组份组成：Co: 10.6
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11.4%，Cr: 6.7
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7.4%...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂小武，龙坚战，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：