一种Ni基合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种Ni基合金材料及其制备方法，涉及高温材料领域。所述材料为：C0.02-0.03%，Cr18-19%，Co12-13%，Nb4.5-4.8%，Mo3.2-3.3%，Al0.4-0.6%，Ti0.8-1.2%，Ta2.5-3.0%，B0.008-0.011%，余为Ni。其制备方法：配料、冶炼、浇铸得合金锭；将合金锭升温至1135-1145℃，保温、空冷；升温至1085-1095℃，保温、空冷；升温至940-960℃，保温、空冷；升温至820-840℃，保温、随炉冷却；升温至745-765℃，保温、空冷。本发明专利技术材料具有较长的高温持久寿命和良好的高温机械性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术 涉及航空、航天、军工、热电厂等使用的发动机、燃气轮机等高温材料领域，具体涉及。
技术介绍
Rene’ 220合金是美国在N1-Cr-Fe基合金Inconel718基础上研制的的一种N1-Cr-Co基耐高温合金,与Inconel718相比,Rene’220合金中用Co代替Fe,增加了 Ta含量。由于新合金中去掉了 Fe，降低了有害相Laves的影响。而且用Co代替Fe后，合金的持久寿命得以很大提高。Ta的增加使合金在时效中形成大量的析出强化相，弥补了由于去掉Fe而带来的强度损失。Rene’ 220合金的成分设计增加了强化相Y”的稳定性，承受高温能力提高了 50°C，同时保持了与Inconel718同样优秀的铸造工艺和焊接工艺性能。但是，现有Rene’ 220合金的高温持久寿命及高温机械性能，并不能完全满足航空、航天、军工、热电厂等使用的发动机、燃气轮机的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种Ni基合金材料。本专利技术的另一目的是提供Ni基合金材料的制备方法，采用该方法制备的Ni基合金材料组织中Y”和Y’相数量多且尺寸适中，分布均匀，Y”没有异常长大的现象，具有较长的高温持久寿命和良好的高温机械性能。一种Ni基合金材料，按照重量百分含量由下列物质组成:C 0.02-0.03%，Cr18-19%, Co 12-13%, Nb 4.5-4.8%, Mo 3.2-3.3%, Al 0.4-0.6%, Ti 0.8-1.2%, Ta 2.5-3.0%,B 0.008-0.011%，余为 Ni。一种所述Ni基合金材料的制备方法，包括如下步骤: (O按照合金材料的组成配料； (2)将配好的料放入真空感应炉中冶炼得到合金液，浇铸后得到合金锭； (3)将合金锭加热升温至1135-1145°C，保温3.5-4.5小时，空冷；将合金锭加热升温至1085-1095°C，保温1-1.5小时，空冷；将合金锭加热升温至940 — 960°C，保温1.5 — 2.5小时，空冷；将合金锭加热升温至820-840°C，保温3.5-4.5小时，随炉冷却；将合金锭加热升温至745 - 765°C，保温9-11小时，空冷后得到所述Ni基合金材料。有益效果: 采用本专利技术方法制备的合金材料，其组织中Y ”相尺寸适中，分布均匀，Y ’相数量多，具有较长的高温持久寿命和良好的高温机械性能。在第二段 时效处理中，升温至745-765 ，保温9-11小时，因为这个温度段处于Y’析出的C曲线鼻点，Y ’相在枝晶间和枝晶干上充分析出，而已经在上一段时效中析出的Y”尺寸稍微长大且不会发生过时效，Y”最终的尺寸适中，没有生成和周围尺寸不匹配的大的Y ”。组织同时具有高的强度和好的塑性，高温持久寿命最高，如700°C保温620MPa闻温持久寿命最闻可达约110小时。附图及简单说明 附图说明图1合金材料I的透射电镜图。图2为合金材料4的扫描电镜图。具体实施例方式实施例1 配方I的成分及其重量百分含量:c 0.03%, Cr 18.8%, Co 12%, Nb 4.5 %，Mo 3.2%, Al0.5%, Ti1.0 %，Ta 3.0%, B 0.008%，余为 Ni。按照配方I配料，放入真空感应炉中冶炼得到合金液。将合金液在浇铸温度为1390°C，模温960°C条件下浇铸，约在10分钟内冷却至室温，得到合金锭。将合金锭依次进行如下的处理: 前期处理:将合金锭置于热处理炉中，加热升温至1140°C，保温4小时，取出空冷；将合金锭置于热处理炉中，加热升温至1090°C，保温I小时，取出空冷； 中间处理:将合金锭置于热处理炉中，加热升温至950°C，保温2小时，取出空冷； 第一段时效处理:将合金锭置于热处理炉中，加热升温至830°C，保温4小时，随炉冷却； 第二段时效处理:将合金锭加热升温至760°C，保温10小时，取出空冷后得到合金材料1合金材料I电镜图如图1所示，可以看到合金材料I的组织中Y ”和Y ’同时大量析出，并且Y ”和Y ’相间分布，Y ”相分布均匀尺寸适中，说明合金材料I具有良好的高温机械性能。合金材料I在620MPa，700°C条件下，高温持久寿命可达约110小时。实施例2 配方2的成分及其重量百分含量:C 0.03%, Cr 18.8%, Co 12%, Nb 4.5%, Mo 3.2%, Al0.5%, Ti1.0 %, Ta 3.0%, B 0.010%，余为 Ni。按照配方I配料，放入真空感应炉中冶炼得到合金液。将合金液在浇铸温度为1390°C，模温960°C条件下浇铸，约在10分钟内冷却至室温，得到合金锭。将合金锭依次进行如下的处理: 前期处理:将合金锭置于热处理炉中，加热升温至1140°C，保温4小时，取出空冷；将合金锭置于热处理炉中，加热升温至1090°C，保温I小时，取出空冷； 中间处理:将合金锭置于热处理炉中，加热升温至950°C，保温2小时，取出空冷； 第一段时效处理:将合金锭置于热处理炉中，加热升温至830°C，保温4小时，随炉冷却； 第二段时效处理:将合金锭加热升温至750°C，保温10小时，取出空冷后得到合金材料2。对合金材料2进行电镜观察，发现组织中组织中Y”和Y’同时大量析出，Y”相的大小和分布都很均匀的，有良好的高温机械性能。。合金材料2在620MPa，700°C条件下，高温持久寿命可达约108小时。实施例3 配方3的成分及其重量百分含量:C 0.03%, Cr 18.8%, Co 12%, Nb4.8%, Mo 3.2%, Al0.5%, Ti1.0%, Ta 2.5%, B 0.011%，余为 Ni。按照配方I配料，放入真空感应炉中冶炼得到合金液。将合金液在浇铸温度为1390°C，模温960°C条件下浇铸，约在10分钟内冷却至室温，得到合金锭。将合金锭依次进行如下的处理: 前期处理:将合金锭置于热处理炉中，加热升温至1140°C，保温4小时，取出空冷；将合金锭置于热处理炉中，加热升温至1090°C，保温I小时，取出空冷； 中间处理:将合金锭置于热处理炉中，加热升温至950°C，保温2小时，取出空冷； 第一段时效处理:将合金锭置于热处理炉中，加热升温至830°C，保温4小时，随炉冷却； 第二段时效处理:将合金锭加热升温至765°C，保温10小时，取出空冷后得到合金材料3。合金材料3组织中组织中Y ”和Y ’同时大量析出，Y ”相的大小和分布都很均匀的，有良好的高温机械性能。合金材料3在620MPa，700°C条件下，高温持久寿命可达约109小时。实施例4 配方4的成分及其重量百分含量:C 0.03%, Cr 18.8%, Co 12%, Nb4.6%, Mo 3.2%, Al0.5%, Ti1.0 %, Ta 2.5 %, B 0.011，余为 Ni。按照配方4配料，放入真空感应炉中冶炼得到合金液。将合金液在浇铸温度为1390°C，模温960°C条件下浇铸，约在10分钟内冷却至室温，得到合金锭。将合金锭依次进行如下的处理: 前期处理:将合金锭置于热处理炉中，加热升温至1140°C，保温4小时，取出空冷；将合金锭置于热处理炉中，加热升温至1090°C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ni基合金材料，按照重量百分含量由下列物质组成：?C?0.02?0.03%，Cr?18?19%，Co?12?13%，Nb?4.5?4.8%，Mo?3.2?3.3%，Al?0.4?0.6%，Ti?0.8?1.2%，Ta?2.5?3.0%，B??0.008?0.011%，余为Ni。

【技术特征摘要】
1.一种Ni基合金材料，按照重量百分含量由下列物质组成:C 0.02-0.03%, Cr18-19%, Co 12-13%, Nb 4.5-4.8%, Mo 3.2-3.3%, Al 0.4-0.6%, Ti 0.8-1.2%, Ta 2.5-3.0%,B 0.008-0.011%，余为 Ni。2.—种权利要求1所述Ni基合金材料的制备方法，包括如下步骤: (O按照合金材料的组成配料； (2)将配好的料放入真空感应炉...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玲，于永泗，姚义俊，娄琅洪，朱耀宵，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：