一种高固溶窗口镍基单晶高温合金及其成分设计方法和制备方法技术

本发明专利技术涉及高温合金技术领域，尤其涉及一种高固溶窗口镍基单晶高温合金及其成分设计方法和制备方法。成分设计方法包括设计并制备不同合金成分的纽扣锭多晶高温高温合金，依据这些合金的固溶窗口、枝晶间距及γ′相尺寸遴选出合金成分，将所遴选的合金制备成单晶高温合金，同时将共晶含量减少到初始态含量的一半的温度点作为固溶窗口下限温度、将初熔组织含量≥0.05％的温度作为固溶窗口上限温度，得到合金的固溶窗口。通过本发明专利技术的成分设计方法使镍基单晶高温合金的固溶窗口得到拓宽，最高的窗口拓宽至33℃，相比于基础合金增加了21℃。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高温合金，尤其涉及一种高固溶窗口镍基单晶高温合金及其成分设计方法和制备方法。

技术介绍

1、航空发动机是飞机的心脏，是工业上不可或缺的工具，其发展水平体现了一个国家的工业实力、科技实力与综合国力。镍基单晶高温合金是航空发动机上的关键材料，其在服役过程中会受到离心力以及高温等复杂条件的作用，所以发动机所使用镍基单晶高温合金材料的稳定性能对于发动机的安全十分重要。为了提高合金的性能，镍基单晶高温合金当中不断加入大量的难熔元素，以降低扩散速率的方式提高组织结构稳定性。

2、但是随着合金发展造成的难熔元素总含量的增加，引起凝固后组织结构的偏析程度加重，体现为固溶窗口逐渐变窄。固溶窗口过窄会带来一系列危害：首先合金的耐冲温能力下降，容易在使用中出现初熔从而影响其使用寿命；其次热处理难度加大，在实际固溶处理过程中温度控制通常存在偏差，极易造成固溶处理不彻底，进而影响合金的力学性能。因此，拓宽合金的固溶窗口对于改善合金的固溶处理及服役性能具有重要意义。

3、前期的研究发现，在镍基单晶高温合金所添加的合金元素中，固溶窗口随着co和cr本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高固溶窗口镍基单晶高温合金的成分设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的成分设计方法，其特征在于，步骤S1中，设计多种不同成分配比的纽扣锭多晶高温合金的设计满足以下条件：合金成分扩散系数小于3.9e-17m2·s-1；合金难熔元素含量总和大于19.4wt.％。

3.根据权利要求1或2所述的成分设计方法，其特征在于，步骤S2中，设计的纽扣锭多晶高温合金的固溶窗口取值范围为20℃-40℃。

4.根据权利要求1-3任一项所述的成分设计方法，其特征在于，步骤S3中，所有纽扣锭多晶高温合金的铸态样品满足：枝晶间距为41-91.2μm...

【技术特征摘要】

1.一种高固溶窗口镍基单晶高温合金的成分设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的成分设计方法，其特征在于，步骤s1中，设计多种不同成分配比的纽扣锭多晶高温合金的设计满足以下条件：合金成分扩散系数小于3.9e-17m2·s-1；合金难熔元素含量总和大于19.4wt.％。

3.根据权利要求1或2所述的成分设计方法，其特征在于，步骤s2中，设计的纽扣锭多晶高温合金的固溶窗口取值范围为20℃-40℃。

4.根据权利要求1-3任一项所述的成分设计方法，其特征在于，步骤s3中，所有纽扣锭多晶高温合金的铸态样品满足：枝晶间距为41-91.2μm，枝晶干芯部γ′相尺寸为0.05-0.130μm和枝晶干边缘γ′相尺寸为0.07-0.25μm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的成分设计方法，其特征在于，步骤s2中，测定步骤s1中设计的纽扣锭多晶高温合金的固溶窗口取值范围的方法如下：将步骤s1中设计的纽扣锭多晶高温合金沿(001)面切下厚度0.5mm的切片，在1310-1350℃下每10℃取值，分别固溶15min后空冷；将样品制备成微观样...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙海波，赵德斌，王恒喆，张泽，韩晓东，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：