本发明专利技术涉及具有改善的劣化行为的镍基高温合金，具体地，涉及一种镍基高温合金。本发明专利技术所述合金的特征在于以下化学组成(以重量％给出)：7.7-8.3Cr、5.0-5.25Co、2.0-2.1Mo、7.8-8.3W、5.8-6.1Ta、4.9-5.1Al、1.3-1.4Ti、0.1-0.6Pt、0.1-0.5Nb、0.11-0.15Si、0.11-0.15Hf、200-750、优选200-300ppm?C、50-400、优选50-100ppm?B，余量的镍和生产引起的杂质。其特征在于改善的劣化行为。
Nickel base superalloy with improved deterioration behavior
The present invention relates to a nickel base high temperature alloy with improved deterioration behavior, in particular to a nickel base superalloy. The characteristics of the alloy of the invention is the following chemical composition (given by weight%):7.7-8.3Cr, 5.0-5.25Co, 2.0-2.1Mo, 7.8-8.3W, 5.8-6.1Ta, 4.9-5.1Al, 1.3-1.4Ti, 0.1-0.6Pt, 0.1-0.5Nb, 0.11-0.15Si, 0.11-0.15Hf, 200-750, C, 50-400, 200-300ppm preferred? Preferably 50-100ppm? B, and the residual impurity in nickel production caused by. Improved deterioration behavior was characterized.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料
所涉及的是一种镍基高温合金 (Nickel-Basis-Superlegierung)，尤其用来生产单晶部件(SX合金)或者具有定向凝固结 构(gerichtet erstarrtem Gefuge)的部件(DS合金)，例如燃气轮机的叶片，该镍基高温 合金的特征在于改善的劣化行为(Degradationsverhalt)。
技术介绍
镍基高温合金是已知的。这些合金制成的单晶部件在高温下具有非常好的材料强 度。由此可以力图提高燃气轮机(Gasturbine)的进气温度，从而提高燃气轮机的效率。用于单晶部件的镍基高温合金(例如由US 4, 643, 782, EP O 208 645和US 5，270，123已知)为此含有混合晶体硬化合金元素，例如Re、W、Mo、Co、Cr，以及形成 Y ‘-相的元素，例如Al、Ta和Ti。基体(奥氏体Y-相)中高熔点合金元素(W、Mo、Re) 的含量随合金的负荷温度增大而连续增大。这样，例如用于单晶的常规镍基高温合金含有 6-8% W、至多6%的Re和至多2%的Mo (均以重量％给出)。上述出版物所公开的合金均 具有高的蠕变强度、良好的LCF(低周疲劳)和HCF(高周疲劳)特性以及高的抗氧化性。这些已知的合金都是专为飞机涡轮而开发的，因此针对短期和中期使用优化，即 将负荷持续时间长度设计为至多20000小时。而工业燃气轮机部件则与此不同，必须将其 负荷持续时间设计为至多75000小时。例如，在燃气轮机中的试验性使用中，得自US 4，643，782的合金CMSX-4在高于 1000°c的温度下经过300小时负荷持续时间之后显示出强烈的Y ‘“相粗化，这不利地导 致合金的蠕变速度增大。还需要改善已知合金在极高温度下的耐氧化性。例如按照文件US4，719，080所 述，加入Pt、Pd、Ru和Os有利于提高该文件所述单晶高温合金的抗氧化性和耐腐蚀性，且这 些元素的总份额应为0 10重量％。已知镍基高温合金例如由US 5，435，861已知的合金的另一个问题在于，大型部 件(例如长度大于80mm的燃气轮机叶片)的可铸造性不尽人意。很难用镍基高温合金铸造 完美无缺的相对大型定向凝固单晶部件，因为这些部件多数具有缺陷，例如小角晶界、“雀 斑(Freckles)”(具有高共晶体含量的整直(gleichgerichtet)晶粒链引起的缺陷)、等轴 散射晶界(Streugrenz)、微孔率等等。这些缺陷会使得部件在高温下弱化，从而无法达到所 需的涡轮机使用寿命或者工作温度。但由于铸造无缺陷单晶部件极其昂贵，工业界倾向于 容忍一定数量的缺陷，只要不会影响使用寿命或工作温度即可。最为常见的缺陷之一是那些尤其损害单晶部件高温特性的晶界。小角晶界在小型 部件中相对少出现，但是对于大型SX或DS构件的可铸造性、机械特性以及高温下的氧化行 为而言很重要。晶界是晶格的高度局部无序区域，这是因为在这些区域中相邻晶粒相互碰撞 (zusammenstossen)，从而在晶格之间存在一定的错误取向(Desorientierung)。取向错误程度越大，则无序度越大，也就是晶界中用来使两个晶粒相互配合的位错数越大。这种无序 度与材料在高温下的行为有直接关系。如果温度高于等内聚温度(=0. 5x熔点(K))，则会 使材料弱化。由GB 2 234 521 A已知这种效应。在传统型镍基单晶合金和例如在871°C试验温 度下，如果晶粒的错误取向度大于6°，其断裂强度就会急剧下降。即使在定向凝固结构的 单晶部件情况下，也发现了这种现象，因此一般存在这样的观点，不允许错误取向大于6°。由上述GB 2 234 521 A还已知的是，在定向凝固时增加镍基高温合金的硼或碳含 量，产生具有等轴或者棱柱状晶粒构造的结构。碳和硼增强晶界，这是因为碳和硼引起在晶 界上析出碳化物和硼化物，它们在高温下是稳定的。此外存在于晶界之中或者沿着晶界存 在的这些元素还会减少扩散过程，扩散过程是晶界削弱的主要原因。因此可以将取向错误 度提高到10° 12°，并尽管如此仍然可以在高温下实现良好的材料特性。但是，特别是 在由镍基高温合金制成的大型单晶部件情况下，这些小角晶界对于特性有不利影响。由EP 1 359 231 Bl已知用于制备单晶部件的镍基高温合金，与上述合金相比该 合金具有改善的可铸造性，和提高的抗氧化性，特征在于以下化学组成(以重量％给出)7. 7-8. 3Cr5. 0-5. 25Co2. 0-2. IMo7. 8-8. 3ff5. 8-6. ITa4. 9-5. IAl1. 3-1. 4Ti0. 11-0. 15Si0. 11-0. 15Hf200-750ppm C50-400ppm B余量的镍和生产引起的杂质。在浇铸过程之后对这类高温合金进行热处理，在第一固溶退火步骤使得铸造期间 在结构中不均勻析出的Y ’ _相完全或部分溶解。在第二热处理步骤中使得该相重新受控 析出。为了实现最佳特性，如此进行这种析出热处理，使得在Y-相(=基体)中产生细小 均勻分布的Y'-相粒子。已发现如果在长时间高温负荷下受到机械负荷作用(蠕变应力)，或者在材料承 受高温负荷而出现塑性变形之后，会在这类合金的结构中引起Y ‘ _粒子定向粗化，也就 是所谓形成筏(rafting)。在高Y ‘-含量情况(即Y ‘ _体积份额至少为50% )，这就 会导致微观结构转变，也就是Y ‘变为连续相，其中已嵌入了之前的Y-基体。热处理(高 温退火)之后出现的高温合金塑性变形也会形成这种结构变化。由于金属间Y ‘-相倾向于环境脆化(environmental embrittlement)，随后这 就会在某些负荷条件下导致机械特性(主要是屈服强度)在室温下(25°C )与没有承受这 类蠕变应力的试样相比大大下降。这种屈服强度变差称作性能“退化(Degradierimg)”(参 见Pessah—Simonetti，P. Caron禾口T. Khan :Effeet of long-term prior aging on tensilebehaviour of high—performance single crystal superalloy,Journal de Physique IV, Colloque C7，第 3 卷，1993 年 11 月)。但如果并非在室温下、而是在例如950°C的高试验温度下进行拉伸试验，那么在受 到不同负荷的材料之间则不存在或者几乎不存所述的屈服强度和可锻性差异。
技术实现思路
本专利技术的目的在于避免上述缺点。本专利技术基于如下任务开发上述类型的镍基高 温合金，其特征在于改善的劣化行为，例如在高温下经受长时间机械负荷之后，在室温下存 在尽可能高的(剩余)强度％硬度。根据本专利技术，上述任务通过如下方式解决根据本专利技术的具有改善的劣化行为的 镍基高温合金，其特征在于以下化学组成(以重量％给出)7. 7-8. 3Cr5. 0-5. 25Co2. 0-2. IMo7. 8-8. 3ff5. 8-6. ITa4. 9-5. IAl1. 3-1. 4Ti0. 1-0. 6Pt0. 1-0. 5Nb0. 11-0. 15Si0. 11-0. 1本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．具有改善的劣化行为的镍基高温合金，特征在于以下化学组成（以重量％给出）：７．７－８．３Ｃｒ５．０－５．２５Ｃｏ２．０－２．１Ｍｏ７．８－８．３Ｗ５．８－６．１Ｔａ４．９－５．１Ａｌ１．３－１．４Ｔｉ０．１－０．６Ｐｔ０．１－０．５Ｎｂ０．１１－０．１５Ｓｉ０．１１－０．１５Ｈｆ２００－７５０ｐｐｍ Ｃ５０－４００ｐｐｍ Ｂ余量的镍和生产引起的杂质。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·纳兹米，C·P·格德斯，A·金茨勒，
申请(专利权)人：阿尔斯托姆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：CH
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。