一种耐疲劳制造技术

本发明专利技术公开了一种耐疲劳

【技术实现步骤摘要】
一种耐疲劳、强塑性的镍基高温合金及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于高温合金
，具体涉及一种耐疲劳
、
强塑性的镍基高温合金及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]镍基高温合金作为航空发动机热端的关键部件最早在美国应用
。
该合金是以镍为基体并添加其它合金元素的一种高温合金，具有较高的强度
、
较好的抗氧化性能和耐腐蚀性能
。
目前先进航空
、
航天先进发动机和燃气轮机不仅对高端热端部件的加工精度和装配精度要求极高，同时要求在
800
～
950℃
高温长期服役过程中不能发生失效断裂，即要求合金具有优异的高温长时稳定性能，以免在检修周期到来前发生零件失效
。
此外，还要求热端部件在
800
～
950℃
高温施加较高的交变应力下，循环寿命时间不低于
10
万小时
。
但目前还没有能够同时满足这些性能的镍基高温合金，因此，需要对镍基合金做进一步研究改进
。

技术实现思路

[0003]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：
[0004]随着航空发动机和燃气轮机的发展，对镍基高温合金的性能提出了更高的要求
。
目前国内外现有的高温合金中能够完全满足使用要求的合金几乎没有，一般能够达到力学性能要求的合金长时稳定较差，高周疲劳断裂寿命较低，同时在
2000h
处理后析出
TCP
相，导致性能下降
。
[0005]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耐疲劳
、
强塑性的镍基高温合金，该合金具有优异的拉伸性能和持久寿命，在
950℃
处理
3000h
后没有析出
TCP
相，且在
800℃
和
950℃
均具有优异的耐疲劳性能，能够满足先进航空
、
航天发动机和燃气轮机设计和使用的要求
。
[0006]本专利技术实施例的耐疲劳
、
强塑性的镍基高温合金，包括：
C
：
0.05
～
0.08
％；
Cr
：
7.5
～
10.0
％；
Co
：
9.5
～
11.0
％；
W
：
9.2
～
10.8
％；
Al
：
4.5
～
6.5
％；
Ta
：
2.0
～
3.8
％；
Mo
：
0.1
～
1.2
％；
Hf
：
0.5
～
2.5
％；
Ti
：
0.4
～
2.5
％；
B
：
0.012
～
0.018
％；
Nd
：
0.02
～
0.1
％；
Mg
：
0.004
～
0.1
％；
Mn≤0.05
％；
Si≤0.15
％，余量为
Ni
和不可避免的杂质，以质量百分含量计；
[0007]其中，所述
Nd、Mg
和
Al
满足关系式：
4.6<Nd/(1.2Mg)
‑
Al<5.4
，关系式中
Nd、Mg
和
Al
为镍基高温合金中元素
Nd、Mg
和
Al
的质量百分含量去除百分号后的数值
。
[0008]本专利技术实施例的耐疲劳
、
强塑性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，在镍基合金中加入元素
Nd
，能够使合金晶粒细化，高温下钉扎晶粒，提高了合金的稳定性；
2、
本专利技术实施例中，控制
Nd、Mg
和
Al
满足关系式
4.6<Nd/(1.2Mg)
‑
Al<5.4
，能够发挥
Nd、Mg
和
Al
之间的协同作用，使合金具有优异的拉伸性能和持久寿命的同时，能够有效提升合金的耐疲劳性能；
3、
本专利技术实施例中，该镍基高温合金的密度不超过
8.25g/cm3，自重较轻，有利于降低航空发动机和燃气轮机燃料消耗和提高机动性能，同时能够满足高端装置在工作过程中振动尽可能小的要求，防止形成振动破坏；
4、
本专利技术实施例中，通过将各
元素的用量控制在合适的范围内，使合金不仅具有优异的拉伸性能和持久寿命，而且在
950℃
下处理
3000h
也没有
TCP
相析出，具有优良的长时服役稳定性，此外，在
800℃
和
950℃
具有优异的耐疲劳性能，能够满足先进航空
、
航天发动机和燃气轮机设计和使用的要求
。
[0009]在一些实施例中，所述
Nd、Mg
和
Al
满足关系式：
4.62≤Nd/(1.2Mg)
‑
Al≤5.36。
[0010]在一些实施例中，所述
C、B
和
Mg
满足关系式：
0.02<0.2Mg/B
‑
C<0.03
，其中，
C、B
和
Mg
为镍基高温合金中元素
C、B
和
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
C、B
和
Mg
满足关系式：
0.022≤0.2Mg/B
‑
C≤0.027。
[0012]在一些实施例中，所述耐疲劳
、
强塑性的镍基高温合金，包括：
C
：
0.052
～
0.075
％；
Cr
：
8.98
～
9.32
％；
Co
：
10.31
～
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种耐疲劳
、
强塑性的镍基高温合金，其特征在于，包括：
C
：
0.05
～
0.08
％；
Cr
：
7.5
～
10.0
％；
Co
：
9.5
～
11.0
％；
W
：
9.2
～
10.8
％；
Al
：
4.5
～
6.5
％；
Ta
：
2.0
～
3.8
％；
Mo
：
0.1
～
1.2
％；
Hf
：
0.5
～
2.5
％；
Ti
：
0.4
～
2.5
％；
B
：
0.012
～
0.018
％；
Nd
：
0.02
～
0.1
％；
Mg
：
0.004
～
0.1
％；
Mn≤0.05
％；
Si≤0.15
％，余量为
Ni
和不可避免的杂质，以质量百分含量计；其中，所述
Nd、Mg
和
Al
满足关系式：
4.6<Nd/(1.2Mg)
‑
Al<5.4
，关系式中
Nd、Mg
和
Al
为镍基高温合金中元素
Nd、Mg
和
Al
的质量百分含量去除百分号后的数值
。2.
根据权利要求1所述的耐疲劳
、
强塑性的镍基高温合金，其特征在于，所述
Nd、Mg
和
Al
满足关系式：
4.62≤Nd/(1.2Mg)
‑
Al≤5.36。3.
根据权利要求1所述的耐疲劳
、
强塑性的镍基高温合金，其特征在于，所述
C、B
和
Mg
满足关系式：
0.02<0.2Mg/B
‑
C<0.03
，其中，
C、B
和
Mg
为镍基高温合金中元素
C、B
和
Mg
的质量百分含量去除百分号后的数值
。4.
根据权利要求3所述的耐疲劳
、
强塑性的镍基高温合金，其特征在于，所述
C、B
和
Mg
满足关系式：
0.022≤0.2Mg/B
‑
C≤0.027。5.
根据权利要求1所述的耐疲劳
、
强塑性的镍基高温合金，其特征在于，包括：
C...

【专利技术属性】
技术研发人员：束国刚，张志伟，余志勇，高杨，刘伟，牛永吉，白小龙，赵文倩，王志申，降向冬，刘广华，李占青，张绮帆，李振瑞，
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：