一种燃气轮机涡轮机匣用高温合金及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种燃气轮机涡轮机匣用高温合金及其制备方法，该燃气轮机涡轮机匣用高温合金包括如下以重量百分比计的成分：C0.04％～0.1％、Cr21％～25％、Al1％～1.8％、Ti2.8％～4％、Co2％～4％、Fe＜1.5％、B＜0.008％、Mn＜0.4％、Si＜0.8％、P＜0.02％、S＜0.015％、Ag＜0.0005％、Bi＜0.0001％、Cu＜0.2％、Pb＜0.002％、Ni为余量。本发明专利技术合金是一种锻造、沉淀强化型镍铬抗氧化合金，在高温下具有良好抗蠕变性能和抗氧化性能，该合金满足作为燃气轮机涡轮机匣的要求。机涡轮机匣的要求。机涡轮机匣的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种燃气轮机涡轮机匣用高温合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高温合金
，特别涉及一种燃气轮机涡轮机匣用高温合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]微型燃气轮机发电技术有可能掀起“电源小型分散化”的技术革新热潮,从而成为21世纪能源技术的主流。与内燃机发电相比，微型燃气轮机发电在许多方面有明显优越性，具有多台集成扩容、多燃料、低燃料消耗率、低噪音、低排放、低振动、低维修率、可遥控和诊断等优点。同时具有更低的循环寿命成本，其污染物排放低于柴油机，更有利于环境保护。但我国微型燃气轮机整体落后很多，主要零部件的使用寿命与国外相比差距很大，其原因是燃机内关键部位涡轮机匣需要材料在高温、高压、冷热交替、承受高温氧化腐蚀、高速气流的冲刷等苛刻条件工作、需要抵抗高温蠕变和热机械疲劳长期工作，同时空气和燃料中含有硫、钠盐等腐蚀成分对高温部件腐蚀性非常强。
[0003]目前，微型燃气轮机机匣常用的是GH4169合金和GH4080A合金，其中GH4169合金的强度性能已经无法满足机匣的需求，GH4169合金主要强化相是γ
″
相，但γ
″
相在高温下稳定性变差，尤其650℃以上，γ
″
相的长大趋势非常明显并逐步与基体脱溶，失去强化效果。GH4080A是Ni
‑
Cr基沉淀强化型变形高温合金，使用温度低于800℃，主要是以加入Al、Ti元素形成γ
′
相沉淀强化相，随着工作温度和压力的提升，现有的GH4080A力学性能难以满足机匣抗氧化和抗高温蠕变的使用要求。因此，为了达到燃气轮机涡轮机匣对合金性能逐步提高的要求，需要发展新型合金以提高合金的高强性和抗氧化性能。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供一种燃气轮机涡轮机匣用高温合金及其制备方法，主要目的在于改进合金的高温力学性能和抗氧化性能，以提高合金的耐热温度，从使其达到作为燃气轮机涡轮机匣的要求。
[0005]为实现达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种燃气轮机涡轮机匣用高温合金，其特征在于，包括：其包括以重量百分比计如下成分：C 0.04％～0.1％、Cr21％～25％、Al 1％～1.8％、Ti 2.8％～4％、Co 2％～4％、Fe＜1.5％、B＜0.008％、Mn＜0.4％、Si＜0.8％、P＜0.02％、S＜0.015％、Ag＜0.0005％、Bi＜0.0001％、Cu＜0.2％、Pb＜0.002％、Ni为余量。燃气轮机涡轮机匣用高温合金为镍铬沉淀强化型变形高温合金，合金中强化相γ
′
相的含量为20％～30％；合金中的析出相包括碳化物；碳化物包括MC型、M7C3型、M
23
C6型，以及独立成核生成晶界碳化物。
[0007]优选地，上述成分中Ti和Al的重量百分含量之和为4.10％～5.80％。
[0008]优选地，上述成分中C的重量百分含量为0.075％～0.085％。
[0009]优选地，上述成分中Cr的重量百分含量为21.0％～23.0％。
[0010]优选地，本专利技术提供的燃气轮机涡轮机匣用高温合金包括以重量百分比计如下成
分：C 0.070～0.085％、Cr 21.0～23.0％、Al 1.00～1.80％、Ti 3.1～4.0％、Co＜3.0％、Fe＜1％、B＜0.008％、Mn＜0.4％、Si＜0.8％、P＜0.02％、S＜0.015％、Ag＜0.0005％、Bi＜0.0001％、Cu＜0.2％、Pb＜0.002％、Ni为余量。
[0011]进一步地，在本专利技术提供的燃气轮机涡轮机匣用高温合金中，还具有这样的特征：其合金成分中还可以不包含Fe，合金包括以重量百分比计如下成分：C 0.04％～0.1％、Cr 21％～25％、Al 1％～1.8％、Ti 2.8％～4％、Co 2％～4％、B0.008％、Mn0.4％、Si0.8％、P0.02％、S0.015％、Ag0.0005％、Bi0.0001％、Cu0.2％、Pb0.002％、Ni为余量。
[0012]进一步地，在本专利技术提供的燃气轮机涡轮机匣用高温合金中，还具有这样的特征：其合金成分中还可以不包含Co，合金包括以重量百分比计如下成分：C 0.04％～0.1％、Cr 21％～25％、Al 1％～1.8％、Ti 2.8％～4％、Fe＜1.5％、B＜0.008％、Mn＜0.4％、Si＜0.8％、P＜0.02％、S＜0.015％、Ag＜0.0005％、Bi＜0.0001％、Cu＜0.2％、Pb＜0.002％、Ni为余量。
[0013]进一步地，在本专利技术提供的燃气轮机涡轮机匣用高温合金中，还具有这样的特征：其合金成分中还可以不包含Co且不包含Fe，合金包括以重量百分比计如下成分：C 0.04％～0.1％、Cr 21％～25％、Al 1％～1.8％、Ti 2.8％～4％、B＜0.008％、Mn＜0.4％、Si＜0.8％、P＜0.02％、S＜0.015％、Ag＜0.0005％、Bi＜0.0001％、Cu＜0.2％、Pb＜0.002％、Ni为余量。
[0014]本专利技术还提供上述燃气轮机涡轮机匣用高温合金的制备方法，还具有这样的特征：其特征包括如下步骤：
[0015]步骤1，将原料进行真空感应冶炼，浇注成合金铸锭；
[0016]步骤2，将合金铸锭在1000℃～1170℃区间进行锻造获得方坯，第一次火锻加热温度为1040℃～1060℃，开锻温度不低于1000℃，停锻温度不低于950℃；
[0017]步骤3，将热锻后的方坯在1120℃～1150℃之间热轧，终轧温度不低于930℃。
[0018]进一步地，在本专利技术提供的制备方法中，还具有这样的特征：其中，将合金热轧后，再进行标准热处理；
[0019]标准热处理包括：依次进行的固溶处理及时效处理；固溶处理为于1070℃
‑
1090℃保温处理7h
‑
8.5h后，空冷；时效处理为于695℃
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705℃保温处理15h
‑
16h后，空冷；
[0020]经标准热处理后的燃气轮机涡轮机匣用高温合金中γ
′
相占比合金的体积分数＞20％；
[0021]经标准热处理后的燃气轮机涡轮机匣用高温合金在室温下的屈服强度≥800MPa，抗拉强度≥1150MPa，硬度≥40HRC；在850℃高温下，屈服强度最高达到520MPa，抗拉强度最高达到600MPa，100h的氧化速率的平均值为0.07g/(m2·
h)。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0023]现有技术的GH4080A合金，本专利技术的变形高温合金设计了特定的成分：C 0.04
‑
0.10％、Cr21.0
‑
25.0％、Al 1.00
‑
1.80％、Ti 2.8
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃气轮机涡轮机匣用高温合金，其特征在于：其包括以重量百分比计如下成分：C 0.04～0.10％、Cr 21.0～25.0％、Al 1.00～1.80％、Ti 2.8～4.0％、Co 2～4％、Fe 1.50％、B 0.008％、Mn 0.40％、Si 0.80％、P 0.020％、S 0.015％、Ag 0.0005％、Bi 0.0001％、Cu 0.20％、Pb 0.002％、Ni为余量。2.如权利要求1所述的燃气轮机涡轮机匣用高温合金，其特征在于：其中，Ti和Al的重量百分含量之和为4.10％～5.80％。3.如权利要求1或2所述的燃气轮机涡轮机匣用高温合金，其特征在于：其中，C的重量百分含量为0.075～0.085％。4.如权利要求1～3中任意一项所述的燃气轮机涡轮机匣用高温合金，其特征在于：其中，Cr的重量百分含量为21.0～23.0％。5.如权利要求1所述的燃气轮机涡轮机匣用高温合金，其包括以重量百分比计如下成分：C 0.070～0.085％、Cr 21.0～23.0％、Al 1.00～1.80％、Ti 3.1～4.0％、Co＜3％、Fe＜1％、B＜0.008％、Mn＜0.4％、Si＜0.8％、P＜0.02％、S＜0.015％、Ag＜0.0005％、Bi＜0.0001％、Cu＜0.2％、Pb＜0.002％、Ni为余量。6.一种燃气轮机涡轮机匣用高温合金，其特征在于：其包括以重量百分比计如下成分：C 0.04％～0.1％、Cr 21％～25％、Al 1％～1.8％、Ti 2.8％～4％、Co 2％～4％、B＜0.008％、Mn＜0.4％、Si＜0.8％、P＜0.02％、S＜0.015％、Ag＜0.0005％、Bi＜0.0001％、Cu＜0.2％、Pb＜0.002％、Ni为余量。7.一种燃气轮机涡轮机匣用高温合金，其特征在于：其包括以重量百分比计如下成分：C 0.04％～0.1％、Cr 21％～25％、Al 1％～1.8％、Ti 2.8％～4％、Fe＜1.5％、B＜0....

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳芳，丁奇，汪东，夏攀科，
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：