高温合金、制备方法及制得的地面燃气轮机导向器铸件技术

本发明专利技术公开了一种高温合金、制备方法及制得的地面燃气轮机导向器铸件，该高温合金包括以下化学成分：Al为5.5

【技术实现步骤摘要】
高温合金、制备方法及制得的地面燃气轮机导向器铸件


[0001]本专利技术属于高温合金及其制备
，具体涉及一种高温合金、制备方法及由此制得的地面燃气轮机导向器铸件。

技术介绍

[0002]随着我国天然气资源的大力开发和西气东输工程项目的开展，对于具有节能环保、体积小、效率高、污染低、功率范围广等优点的地面燃气轮机被广泛应用。导向器是地面燃气轮机上的关键热端部件，随着工程项目的开展，要求地面燃气轮机的热效率和使用寿命不断增加，这对导向器的承温能力和高温持久性能的要求也不断提高。
[0003]地面燃气轮机的导向器通常使用高温合金材料铸造而成，为了提高导向器的承温能力和高温持久性能，需要提升铸件的冶金质量，既要提升铸件的外部质量又要提升铸件的内部质量。为了提升铸件的冶金质量，需要优化高温合金的化学成分以及高温合金的制备方法，尤其是合金微量元素的控制对铸件的冶金质量和力学性能有很大影响。
[0004]申请公布号为CN107760926A的专利技术专利公开了一种高温合金铸件及其制备方法，该合金的化学成分的质量百分比如下：Cr为3.5
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7.5％，Mo为1.0
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4.0％，W为4.5
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8.5％，Re为0
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4.0％，Ta为4.0
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8.0％，Al为4.0
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7.0％，Co为6.8
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9.2％，Ti为0
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2.0％，C为0
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0.05％，B为0/>‑
0.04％，Hf为0
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0.4％，Nb为0
‑
1.0％，Ni为余量。该技术方案通过控制Cr与Mo的质量百分比的比值，调整W元素及（B+Hf）元素的配比，以提高合金的高温持久寿命、耐高温燃气热腐蚀性能、铸造工艺性能等，但是该合金仅适用于制造燃气轮机涡轮工作叶片和导向叶片，不适用于制造地面燃气轮机导向器，因为用于制造地面燃气轮机导向器的高温合金材料需要具有良好的冶金质量。
[0005]申请公布号为CN113265564A的专利技术专利公开了一种长时稳定性好的高温合金及其制备方法，该高温合金包括：C为0.05
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0.16％、Cr为8.0
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9.5％、Co为9.0
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10.5％、W为9.0
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10.5％、Mo为0.2
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1.0％、Ta为2.5
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3.5％、Al为5.0
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6.0％、Ti为0.5
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1.5％、B为0.01
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0.02％、Hf为1.0
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2.0％、Zr为0.004
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0.06％、Mg为0.001
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0.005％、Si≤0.15％、Mn≤0.05％，余量为Ni和不可避免的杂质，其中B、Mg的质量百分含量满足关系式0.032％≤B+12.6Mg≤0.068％。该制备方法包括以下步骤：根据合金设计配比，将Cr、Co、W、Mo、Ta、B、Hf、Zr、Mg、Si、Mn和部分C原料加入坩埚内，真空条件下加热坩埚，使坩埚中的原料熔化，保温；停止加热坩埚，自然冷却后向坩埚中通入氩气，将Al、Ti和剩余C原料加入坩埚中，抽真空，使坩埚中的原料熔化，浇铸，得到高温合金。该技术方案虽然能够提高高温合金的力学性能和长时稳定性，但是该高温合金材料仅适用于制造航空发动机和燃气轮机的透平叶片等热端部件，不适用于制造地面燃气轮机的导向器，因为用于制造地面燃气轮机导向器的高温合金材料需要具有良好的冶金质量。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种高温合金，所述高温合金按照质
量百分比包括以下成分，Al为5.5
‑
6.5Wt%、Cr为11.0
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13.0Wt%、Co为0
‑
1.0Wt%、Nb为1.5
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2.5Wt%、Mo为3.8
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5.2Wt%、Ti为0.5
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0.9Wt%、C为0.03
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0.07Wt%、B为0.005
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0.015Wt%、Zr为0.05
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0.15Wt%、Si为0
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0.5Wt%、P为0
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0.015Wt%、S为0
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0.015Wt%、Mn为0
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0.25Wt%、Fe为0
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0.5Wt%、Cu为0
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0.5Wt%、Ta为0
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0.15Wt%、Mg为0
‑
0.01Wt%，余量为Ni；其中，Nb和Ti的质量之和与Al的质量的配比为1:2
‑
2.5。本专利技术在镍基高温合金K418B的基础上添加了Mg元素，以提升地面燃气轮机导向器铸件的冶金质量，既能提升铸件的外部质量又能提升铸件的内部质量。采用本专利技术的高温合金制备的导向器铸件，其外部光滑、整洁、无缺陷，铸件的合格率较高，其内部组织致密、无夹杂、无孔洞。
[0007]优选的是，所述高温合金中Mg的质量百分比为0.003
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0.008Wt%。本专利技术中，若镍基高温合金中不添加Mg元素，则铸件的合格率较低、高温持久性能较低、不具有良好的组织稳定性；若镍基高温合金中添加Mg元素，且添加的Mg元素的质量百分比不超过0.01%时，则铸件的合格率和高温持久性能都得到大幅度提升，同时具有良好的组织稳定性。本专利技术将Mg元素的添加量分为三个等级，最佳等级为0.003Wt%≤Mg≤0.008Wt%，其次为0.008Wt%＜Mg≤0.01Wt%，最后为0Wt%＜Mg＜0.003Wt%。
[0008]本专利技术还提供一种高温合金的制备方法，该高温合金为上述任一种高温合金，按照先后顺序包括以下步骤：
[0009]步骤一：按照高温合金的设计成分，分别称取各原料备用；
[0010]步骤二：将Ni、Cr、Mo、Co、C、Nb六种化学成分放入真空感应熔炼炉内的坩埚中，进行熔化处理，成为合金液；待熔化处理结束后，搅拌合金液，使合金液混合均匀；
[0011]步骤三：待合金液化清后，进行精炼处理；待精炼处理结束后，搅拌合金液，然后断电使温度下降，合金液结膜；
[0012]步骤四：通电使温度上升，将Al、Ti和部分Mg三种化学成分加入真空感应熔炼炉内的坩埚中，进行熔化处理，成为合金液；待熔化处理结束后，搅拌合金液，使合金液混合均匀；
[0013]步骤五：将B、Zr两种化学成分加入真空感应熔炼炉内的坩埚中，进行熔化处理，成为合金液；待熔化处理结束后，搅拌合金液，使合金液混合均匀；
[0014]步骤六：断电使温度下降，将剩余部分的Mg加入真空感应熔炼炉内的坩埚中，进行熔化处理，成为合金液，然后搅拌合金液使其混合均匀；
[0015]步骤七：使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温合金，其特征在于：所述高温合金按照质量百分比包括以下成分，Al为5.5
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6.5Wt%、Cr为11.0
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13.0Wt%、Co为0
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1.0Wt%、Nb为1.5
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2.5Wt%、Mo为3.8
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5.2Wt%、Ti为0.5
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0.9Wt%、C为0.03
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0.07Wt%、B为0.005
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0.015Wt%、Zr为0.05
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0.15Wt%、Si为0
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0.5Wt%、P为0
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0.015Wt%、S为0
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0.015Wt%、Mn为0
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0.25Wt%、Fe为0
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0.5Wt%、Cu为0
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0.5Wt%、Ta为0
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0.15Wt%、Mg为0
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0.01Wt%，余量为Ni；其中，Nb和Ti的质量之和与Al的质量的配比为1:2
‑
2.5。2.根据权利要求1所述的高温合金，其特征在于：所述高温合金中Mg的质量百分比为0.003
‑
0.008Wt%。3.一种根据权利要求1或2所述的高温合金的制备方法，按照先后顺序包括以下步骤：步骤一：按照高温合金的设计成分，分别称取各原料备用；步骤二：将Ni、Cr、Mo、Co、C、Nb六种化学成分放入真空感应熔炼炉内的坩埚中，进行熔化处理，成为合金液；待熔化处理结束后，搅拌合金液，使合金液混合均匀；步骤三：待合金液化清后，进行精炼处理；待精炼处理结束后，搅拌合金液，然后断电使温度下降，合金液结膜；步骤四：通电使温度上升，将Al、Ti和部分Mg三种化学成分加入真空感应熔炼炉内的坩埚中，进行熔化处理，成为合金液；待熔化处理结束后，搅拌合金液，使合金液混合均匀；步骤五：将B、Zr两种化学成分加入真空感应熔炼炉内的坩埚中，进行熔化处理，成为合金液；待熔化处理结束后，搅拌合金液，使合金液混合均匀；步骤六：断电使温度下降，将剩余部分的Mg加入真空感应熔炼炉内的坩埚中，进行熔化处理，成为合金液，然后搅拌合金液使其混合均匀；步骤七：使用过滤器将合金液进行过滤，并将过滤后的合金液浇注到锭模中，制成高温合金母合金锭。4.根据权利要求3所述的高温合金的制备方法，其特征在于：步骤二中，Ni、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张楚博，丁盼，张丽辉，张勇，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：