ODS镍基高温合金及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及金属材料技术领域，提供了一种ODS镍基高温合金及其制备方法与应用。该ODS镍基高温合金包括镍基合金及弥散于镍基合金中的Y2O3纳米颗粒，ODS镍基高温合金经热等静压烧结工艺制得。该ODS镍基高温合金粉末经热等静压烧结工艺制备，在热等静压的同时烧结成型，ODS镍基高温合金中Y2O3纳米颗粒的弥散强化效果较好，ODS镍基高温合金的合金化程度较高、致密度较高、晶粒细小、组织均匀，具有较好的高温综合性能，可应用于航天航空、石油化工等领域。等领域。

【技术实现步骤摘要】
ODS镍基高温合金及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及金属材料
，具体涉及一种ODS镍基高温合金及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]高温合金是指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料；并具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，是广泛应用于航空、航天、石油、化工、舰船的一种重要材料。
[0003]氧化物弥散强化(oxide dispersion
‑
strengthened，简称ODS)合金作为一种高温合金，主要有ODS铁基合金和ODS镍基高温合金两大类。ODS铁基合金的工作温度只能到700℃，而ODS镍基高温合金在1000℃以上仍具有优异的高温蠕变性能、疲劳性能和抗氧化性能，不仅可以在高温下长期使用而且还能承受气体腐蚀、蠕变和疲劳载荷，可用作涡轮喷气发动机中的导向叶片或涡轮叶片。
[0004]传统的ODS镍基高温合金通常是在真空或者惰性气体保护状态下，采用压铸成型的合金粉末烧结而成。然而传统烧结制备的ODS镍基高温合金内部的少量孔隙和缺陷难以排除，这极大地影响了ODS镍基高温合金的产品性能。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要提供一种致密度较高、缺陷较少、综合性能较好的ODS镍基高温合金及其制备方法与应用。
[0006]本专利技术的一个方面，提供了一种ODS镍基高温合金，所述ODS镍基高温合金包括镍基合金及弥散于所述镍基合金中的Y2O3纳米颗粒，所述ODS镍基高温合金经热等静压烧结工艺制得。
[0007]在其中一些实施例中，所述Y2O3纳米颗粒相对于所述镍基合金的质量百分比为0.2％～0.6％。
[0008]在其中一些实施例中，所述镍基合金，按照质量百分比计，包括以下元素：
[0009][0010]在其中一些实施例中，所述ODS镍基高温合金通过镍基合金粉末和所述Y2O3纳米颗粒经热等静压烧结工艺制得，所述镍基合金粉末的粒径为30μm～60μm。
[0011]在其中一些实施例中，所述Y2O3纳米颗粒的粒径为10nm～30nm。
[0012]在其中一些实施例中，所述ODS镍基高温合金的致密度为99％～99.7％。
[0013]在其中一些实施例中，所述ODS镍基高温合金在室温下的抗拉强度为700MPa～850MPa。
[0014]在其中一些实施例中，所述ODS镍基高温合金在室温下的延伸率为12.5％～19％。
[0015]在其中一些实施例中，所述ODS镍基高温合金在600℃下的抗拉强度为425MPa～550MPa。
[0016]在其中一些实施例中，所述ODS镍基高温合金在600℃下的延伸率为8.0％～13.5％。
[0017]本专利技术的另一方面，还提供了上述的ODS镍基高温合金的制备方法，包括以下步骤：
[0018]将镍基合金粉末和所述Y2O3纳米颗粒装填于模具中，进行热等静压烧结。
[0019]本专利技术的另一方面，还提供了上述的ODS镍基高温合金在制备航天航空设备、石油化工设备或者发动机中的应用。
[0020]本专利技术的另一方面，还提供了一种ODS镍基高温合金制品，包括有上述的ODS镍基高温合金。
[0021]上述的ODS镍基高温合金包括镍基合金及弥散于所述镍基合金中的Y2O3纳米颗粒，通过热等静压烧结工艺制备，在热等静压的同时烧结成型，ODS镍基高温合金中Y2O3纳米颗粒作为弥散相的弥散强化效果较好，ODS镍基高温合金的合金化程度较高、致密度较高、晶粒细小、组织均匀，具有较好的高温综合性能。
具体实施方式
[0022]为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述。本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0023]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0024]本专利技术一实施方式提供了一种ODS镍基高温合金，ODS镍基高温合金包括镍基合金及弥散于镍基合金中的Y2O3纳米颗粒，ODS镍基高温合金经热等静压烧结工艺制得。Y2O3纳米颗粒在镍基合金内呈弥散相均匀分布。上述的ODS镍基高温合金包括镍基合金及弥散于所述镍基合金中的Y2O3纳米颗粒，通过热等静压烧结工艺制备，在热等静压的同时烧结成型，ODS镍基高温合金中Y2O3纳米颗粒的弥散强化效果较好，ODS镍基高温合金的合金化程度较高、致密度较高、晶粒细小、组织均匀，具有较好的高温综合性能。
[0025]在其中一些实施例中，Y2O3纳米颗粒相对于镍基合金的质量百分比为0.2％～0.6％。Y2O3纳米颗粒含量在上述范围内，ODS镍基高温合金具有较好的高温蠕变性能和高温
抗氧化性能。进一步地，Y2O3纳米颗粒相对于镍基合金的质量百分比为0.2％～0.4％或者0.4％～0.6％。可选地，Y2O3纳米颗粒相对于镍基合金的质量百分比为0.2％、0.3％、0.4％、0.5％或者0.6％。
[0026]在其中一些实施例中，镍基合金，按照质量百分比计，包括以下元素：
[0027][0028]需要说明的是，镍基合金中通常还含有少量不可避免的杂质元素，例如，硅(Si)、氧(O)等。一般的，在上述镍基合金中，硅的质量百分比不超过0.05％，氧的质量百分比不超过0.01％。
[0029]与传统的镍基高温合金相比，上述的镍基合金中，通过加入质量百分比为0.2％～0.6％的锆与其他合金元素合理配比，ODS镍基高温合金具有较好的延伸性和抗拉强度，且能够改善ODS镍基高温合金的高温抗氧化性能。
[0030]进一步地，镍基合金，按照质量百分比计，包括以下元素：
[0031][0032]在其中一些实施例中，ODS镍基高温合金通过镍基合金粉末和Y2O3纳米颗粒经热等静压烧结工艺制得，镍基合金粉末的粒径为30μm～60μm。可选地，镍基合金粉末的粒径为30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm或者60μm。
[0033]在其中一些实施例中，Y2O3纳米颗粒的粒径为10nm～30nm。上述粒径范围的Y2O3纳米颗粒在高温下(600℃以上)能够形成较稳定的氧化物弥散相均匀分散于合金基体中，因而达到较好的强化效果。可选地，Y2O3纳米颗粒的粒径为10nm、15nm、20nm、25nm或者30nm。
[0034]上述的ODS镍基高温合金通过热等静压烧结工艺制备，在热等静压致密化的同时烧结成型，合金体内孔隙、缺陷较少，具有较高的致密度。在其中一些实施例中，ODS镍基高
温合金的致密度为99％～99.7％。
[0035]上述的ODS镍基高温合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种ODS镍基高温合金，其特征在于，所述ODS镍基高温合金包括镍基合金及弥散于所述镍基合金中的Y2O3纳米颗粒，所述ODS镍基高温合金经热等静压烧结工艺制得。2.根据权利要求1所述的ODS镍基高温合金，其特征在于，所述Y2O3纳米颗粒相对于所述镍基合金的质量百分比为0.2％～0.6％。3.根据权利要求1所述的ODS镍基高温合金，其特征在于，所述镍基合金，按照质量百分比计，包括以下元素：4.根据权利要求1所述的ODS镍基高温合金，其特征在于，所述ODS镍基高温合金通过镍基合金粉末和所述Y2O3纳米颗粒经热等静压烧结工艺制得，所述镍基合金粉末的粒径为30μm～60μm。5.根据权利要求1所述的ODS镍基高温合金，其特征在于，所述Y2O3纳米颗粒的粒径为10nm～30nm。6.根据权利要求1～5任一项所述的ODS镍基高温合金，其特征在于，所述ODS镍基高...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，李昊洋，徐瑞锋，吴谊友，耿赵文，李丹，张家琪，周科朝，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：