形成氧化铝的钴-镍基合金和由此制造物品的方法技术

本发明专利技术公开了钴-镍基合金(2)。该合金包括，按重量%计：大于约4%的Al、约10-约20%的W、约10-约40%Ni、约5-20%Cr和余量的Co及附带杂质。所述合金具有基本上不含CoAl相的微观结构，所述CoAl相具有B2晶体结构并配置成在暴露于高温氧化环境时在合金表面形成连续的附着铝氧化物层(4)。制造合金物品的方法(100)包括：选择合金；自合金形成(120)物品；固溶处理(130)合金；和老化(140)合金以形成合金微观结构，所述微观结构基本上不含具有B2晶体结构的CoAl相，其中所述合金配置成在暴露于高温氧化环境时在合金表面形成连续的附着铝氧化物层。

【技术实现步骤摘要】
形成氧化铝的钴-镜基合金和由此制造物品的方法
技术介绍
本专利技术公开高温高强度Co-Ni基合金和由此制造物品的方法。更具体地讲，本专利技术公开能够形成氧化铝表面层或氧化层(scale)的Y’强化的Co-Ni基合金以及用于生产它的方法。这些合金适合于制造用于其中需要高温强度和抗氧化性的应用的物品。在许多高温、高强度应用中，特别是用于工业燃气轮机以及飞机发动机部件、化工厂材料、汽车发动机部件比如涡轮增压器转子、高温炉材料等，在高温操作环境下需要高强度以及优良的抗氧化性。在其中一些应用中，已经使用了 Ni基超合金和Co基合金。这些合金包括通过形成Y ’相强化的Ni基超合金，所述Y ’相具有有序的面心立方Ll2结构例如Ni3(Al，Ti)。优选的是Y’相用于强化这些材料，因为其具有逆向温度依赖性，其中强度与操作温度一起增大。在其中需要抗腐蚀性和延展性的高温、高强度应用中，Co基合金为常用合金而不 是Ni基合金。Co基合金用M23C6或MC型碳化物包括Co3Ti、Co3Ta等强化。这些合金已经报导具有与Ni基合金的Y ’相晶体结构相同的Ll2-型结构。然而，Co3Ti和Co3Ta在高温下具有低稳定性。因此，即使优化合金成分，这些合金具有仅约750°C的操作温度上限，其通常低于Y’强化的Ni基合金。具有分散并沉淀于其中的Ll2型金属间化合物的Co基合金已经公开于US2008/0185078中，其中Co的一部分可用Ni、Ir、Fe、Cr、Re或Ru替代，而Al和W的一部分可用Ni、Ti、Nb、Zr、V、Ta或Hf替代。在典型氧化条件下，用Co3 (Al，W)强化的Co基合金通常形成富钴氧化物比如CoO、Co3O4和CoWO4，其不是保护性的并导致抗氧化和腐蚀性不佳。尽管对于该合金已经报导了良好的高温强度和微观结构稳定性，高温性质的进一步改进是期望的，特别是改进的高温抗氧化和腐蚀性。专利技术简述 根据本专利技术的一个方面，公开了钴-镍基合金。所述钴-镍基合金，按重量％计包含大于约4%的Al、约10-约20%的W、约10-约40% Ni、约5-20% Cr和余量的Co及附带杂质。所述合金具有基本上不含CoAl相的微观结构，所述CoAl相具有有序的体心立方B2晶体结构并配置成在暴露于高温氧化环境时在合金表面形成连续的附着铝氧化物层。根据本专利技术的另一个方面，公开了制造具有高温强度、抗氧化性和抗腐蚀性的物品的方法。所述方法包括形成钴-镍基合金，该合金包含，按重量％计大于约4%的Al、约10-约20%的W、约10-约40% Ni、约5-20% Cr和余量的Co及附带杂质；自钴-镍基合金形成物品；通过在高于Y’固溶线温度和低于固相线温度的固溶化温度下固溶热处理来固溶处理钴-镍基合金预定的固溶处理时间；和通过在老化温度下提供至少一种老化热处理来老化钴-镍基合金预定的老化时间，所述老化温度小于Y ’固溶线温度，以形成合金微观结构，其包含许多含有(Co，Ni) 3 (Al，W)的Y’沉淀并且基本上不含具有B2晶体结构的CoAl相，其中合金配置成在暴露于高温氧化环境时在合金表面形成连续的附着铝氧化物层。这些和其它优势与特征将从以下描述连同附图变得更加显而易见。附图简述看作是本专利技术的主题在说明书完结时在权利要求书中特别指出并清楚地请求保护。本专利技术的上述和其它特征及优势由以下详细描述结合附图显而易见，其中 图I为本文公开的某些高温物品和涡轮发动机的示例性实施方案的横截面示意图；和图2为沿着截面2-2取得的图I物品的示例性实施方案和本文公开的Co-Ni合金的示例性实施方案的横截面示意 图3为制造本文公开的合金的方法的示例性实施方案的流程 图4为在1800 ，在氧化环境中的重量变化作为时间函数的标绘 图5为合金的示例性实施方案的反向散射扫描电子显微镜图像，所述合金在暴露于高温氧化环境后，在表面具有连续的附着铝氧化物层； 图6为合金的不例性实施方案的表面区域的反向散射扫描电子显微镜图像以及相关的说明区域中氧和铝分布的图像，所述合金在暴露于高温氧化环境后，在表面具有连续的 附着铝氧化物层； 图7为说明公开的示例性合金和几种比较性相关技术合金的组成的表格； 图8为图7合金在1800 ，在氧化环境中暴露100小时后的重量增/减的标绘图；图9A-9E为图7合金截面的显微照片；说明在1800 ，在氧化环境中暴露100小时后紧接其表面的合金的微观结构。附图标记权利要求1.一种钴-镍基合金(2)，所述合金包含，按重量％计大于约4%的Al、约10-约20%的W、约10-约40% Ni、约5-约20% Cr和余量的Co及附带杂质，所述合金具有基本上不含CoAl相的微观结构,所述CoAl相具有B2晶体结构并配置成在暴露于高温氧化环境时在合金表面形成连续的附着铝氧化物层。2.权利要求I的钴-镍基合金(2)，其中Al为大于约4%-小于或等于约6%。3.权利要求I的钴-镍基合金(2)，所述合金进一步包含按合金的重量计最多约5%的Ti。4.权利要求I的钴-镍基合金(2)，所述合金进一步包含按合金的重量计约O.001-约2.0%的选自B、C、Y、Sc、镧系元素、混合稀土及其组合的元素。5.权利要求I的钴-镍基合金(2)，其中涡轮发动机组件包含设置于合金表面上的保护涂层。6.制造(100)具有高温强度、抗氧化性和抗腐蚀性的物品的方法，所述方法包含 形成钴-镍基合金(110)，所述合金按重量％计包含大于约4%的Al、约10-约20%的W、约10-约40% Ni、约5-20% Cr和余量的Co及附带杂质； 自所述钴-镍基合金形成(120)物品； 通过在固溶化温度下固溶热处理来固溶处理(130)所述钴-镍基合金预定的固溶处理时间，所述固溶化温度高于Y’固溶线温度和低于固相线温度；和 通过在老化温度下提供至少一种老化热处理来老化(140)所述钴-镍基合金预定的老化时间，所述老化温度小于Y’固溶线温度，以形成合金微观结构，所述微观结构包含多个Y’沉淀，所述沉淀包含(Co，Ni) 3 (Al，W)并且基本上不含具有B2晶体结构的CoAl相，其中所述合金配置成在暴露于高温氧化环境时在合金表面形成连续的附着铝氧化物层。7.权利要求6的方法(100)，其中Al为大于约4%-小于或等于约6%。8.权利要求6的方法(100)，其中所述物品包含燃气涡轮发动机的组件，所述方法进一步包含在足以在合金表面形成连续的附着铝氧化物层的氧化环境中，于操作温度下操作所述组件。9.权利要求6的方法(100)，其中所述物品包含燃气涡轮发动机的组件，所述方法进一步包含在合金表面设置保护性涂层材料。10.权利要求9的方法(100)，所述方法进一步包含在足以在合金表面形成连续的附着铝氧化物层的氧化环境中，于操作温度下操作所述组件。全文摘要本专利技术公开了钴-镍基合金(2)。该合金包括，按重量%计大于约4%的Al、约10-约20%的W、约10-约40%Ni、约5-20%Cr和余量的Co及附带杂质。所述合金具有基本上不含CoAl相的微观结构，所述CoAl相具有B2晶体结构并配置成在暴露于高温氧化环境时在合金表面形成连续的附着铝氧化物层(4)。制造合金物品的方法(100)包括选择合金；自合金形成(120)物品；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钴？镍基合金(2)，所述合金包含，按重量%计：大于约4%的Al、约10？约20%的W、约10？约40%？Ni、约5？约20%？Cr和余量的Co及附带杂质，所述合金具有基本上不含CoAl相的微观结构，所述CoAl相具有B2晶体结构并配置成在暴露于高温氧化环境时在合金表面形成连续的附着铝氧化物层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A苏祖基，AJ埃利奥特，MFX小吉格利奥蒂，KB莫里，JC谢菲尔，P苏布拉马尼安，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：