低夹杂制造技术

本发明专利技术属于高温合金技术领域，具体涉及一种低夹杂

【技术实现步骤摘要】
低夹杂、抗热冲击的镍基高温合金及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于镍基高温合金
，具体涉及一种低夹杂
、
抗热冲击的镍基高温合金及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]近几十年来，随着航空发动机推重比的不断提高，国内外对涡轮叶片的工作环境及失效方式等问题研究日益深入
。
发动机在运转过程中，启动
、
停车
、
突然加减速等操作使得涡轮叶片遭受反复的热冲击，导致涡轮叶片的热冲击疲劳失效，大大缩短了使用寿命
。
镍基高温合金是制造航空发动机和燃气轮机涡轮叶片的核心材料，随着发动机和燃气轮机的发展，对镍基高温合金的长期高温性能稳定性
、
抗热冲击性提出了更高的要求
。
[0003]导致镍基高温合金热冲击疲劳失效的原因除了复杂的工作环境外，还与合金自身的组织有关，例如显微孔洞
、
碳化物
、
残余共晶
、
晶界等内部缺陷和组织，以及合金中的一些内生夹杂和外来夹杂，均会成为裂纹源，造成冲击性能的下降
。
[0004]因此，如何制备具有优异抗热冲击性能的镍基高温合金，以满足航空发动机和燃气轮机涡轮的应用需求，受到了越来越广泛的关注
。

技术实现思路

[0005]本专利技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
[0006]镍基高温合金是以镍为基体并添加其它合金元素的一种高温合金，具有优异的高温性能
、
较好的抗氧化性能和耐腐蚀性能，是涡轮叶片制造的核心材料
。
但随着航空发动机推重比的不断提高，涡轮叶片工作环境复杂，在发动机运行时，涡轮叶片不同部位的工作温度梯度较大，这对镍基高温合金的高温性能和抗热冲击性能提出了更高的要求，而目前制备得到的镍基高温合金尚且无法满足使用的要求
。
[0007]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一
。
为此，本专利技术的实施例提出一种低夹杂
、
抗热冲击的镍基高温合金，该合金夹杂物含量少，且具有优异的高温性能
、
抗热冲击性和韧性，同时加工性能好，解决了目前镍基高温合金在复杂工作环境下高温性能差，热冲击疲劳寿命短的问题，能够满足航空发动机和燃气轮机高温
、
高应力部件的使用要求
。
[0008]本专利技术实施例的低夹杂
、
抗热冲击的镍基高温合金，包括：
C
：
0.05
～
0.25
％
、Cr
：
4.0
～
7.5
％
、Co
：
4.5
～
7.0
％
、W
：
13.5
～
17.5
％
、Al
：
1.0
～
4.0
％
、Ta
：
3.0
‑
4.5
％
、Mo
：
4.7
～
8.5
％
、Hf
：
1.5
～
2.8
％
、Ti
：
3.0
～
6.0
％
、B
：
0.04
～
0.15
％
、Zr
：
0.06
～
0.25
％
、Mg
：
0.001
～
0.07
％
、Mn
：
≤0.5
％
、Si
：
≤0.5
％
、Nd
：
0.1
～
0.5
％
、Ba
：
0.06
～
0.25
％，余量为镍和不可避免的杂质，以重量百分含量计
。
[0009]本专利技术实施例的低夹杂
、
抗热冲击的镍基高温合金带来的优点和技术效果，
1、
本专利技术实施例中，添加
Cr、W、Mo、Co
元素进行固溶强化能够提高合金的高温强度，通过添加
Al、Ti、Ta、Hf
的
γ
'
相形成元素，使合金在
900
～
1000℃
具有长期组织性能稳定，通过合理搭配
C、B、Zr
晶界强化元素，加上
Mg、Nd、Ba
元素对碳化物的细化作用，显著提高了该合金的高温性能和热冲击性能；
2、
本专利技术实施例中，通过调整各元素的含量在合适的范围内，使合金在
1000℃
下抗拉强度超过
900MPa
，断后延伸率大于
25.5
％，抗热冲击疲劳循环次数超过
3700
次，冲击功大于
24.6J
，冲击功越大，合金的冲击韧性越好，夹杂物数量为
17.5
～
22.5
个
/mm2，满足了先进航空发动机和燃气轮机设计和使用的要求
。
[0010]在一些实施例中，所述
W、Mo
和
Mg
满足关系式：
1.82≤0.9W/Mo
‑
Mg≤2.79
，优选为
2.06≤0.9W/Mo
‑
Mg≤2.71
，其中，
W、Mo、Mg
为镍基高温合金中元素
W、Mo、Mg
的质量百分含量去除百分号后的数值
。
[0011]在一些实施例中，所述
Al、Nd
和
Ba
满足关系式：
0.68≤Al
‑
2.5(Nd+Ba)≤2.75
，优选为，
2.35≤Al
‑
2.5(Nd+Ba)≤2.7
，其中，
Al、Nd、Ba
为镍基高温合金中元素
Al、Nd、Ba
的质量百分含量去除百分号后的数值
。
[0012]在一些实施例中，所述低夹杂
、
抗热冲击的镍基高温合金，包括：：
C
：
0.05
～
0.18
％
、Cr
：
4.0
～
6.5
％
、Co
：
5.0
～
6.3
％
、W
：
14.0
～
16.8
％
、Al
：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种低夹杂
、
抗热冲击的镍基高温合金，其特征在于，包括：
C
：
0.05
～
0.25
％
、Cr
：
4.0
～
7.5
％
、Co
：
4.5
～
7.0
％
、W
：
13.5
～
17.5
％
、Al
：
1.0
～
4.0
％
、Ta
：
3.0
～
4.5
％
、Mo
：
4.7
～
8.5
％
、Hf
：
1.5
～
2.8
％
、Ti
：
3.0
～
6.0
％
、B
：
0.04
～
0.15
％
、Zr
：
0.06
～
0.25
％
、Mg
：
0.001
～
0.07
％
、Mn
：
≤0.5
％
、Si
：
≤0.5
％
、Nd
：
0.1
～
0.5
％
、Ba
：
0.06
～
0.25
％，余量为镍和不可避免的杂质，以重量百分含量计
。2.
根据权利要求1所述的低夹杂
、
抗热冲击的镍基高温合金，其特征在于，所述
W、Mo
和
Mg
满足关系式：
1.82≤0.9W/Mo
‑
Mg≤2.79
，优选为
2.06≤0.9W/Mo
‑
Mg≤2.71
，其中，
W、Mo、Mg
为镍基高温合金中元素
W、Mo、Mg
的质量百分含量去除百分号后的数值
。3.
根据权利要求1所述的低夹杂
、
抗热冲击的镍基高温合金，其特征在于，所述
Al、Nd
和
Ba
满足关系式
0.68≤Al
‑
2.5(Nd+Ba)≤2.75
，优选为，
2.35≤Al
‑
2.5(Nd+Ba)≤2.7
，其中，
Al、Nd、Ba
为镍基高温合金中元素
Al、Nd、Ba
的质量百分含量去除百分号后的数值
。4.
根据权利要求1所述的低夹杂
、
抗热冲击的镍基高温合金，其特征在于，包括：
C
：
0.05
...

【专利技术属性】
技术研发人员：束国刚，赵文倩，段方苗，高杨，杨益晟，安宁，王召锋，牛永吉，李昂，降向冬，于梦圆，李占青，王志申，张志伟，
申请(专利权)人：北京北冶功能材料有限公司，
类型：发明
国别省市：