耐高温Ni基合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供耐高温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%，Nb4.5-5.1%，Mo3.2-3.3%，Al0.4-0.6%，Ti0.8-1.2%，Ta2.9-3.1%，B?0.008-0.011%，余为Ni。其制备方法为：配料，冶炼、浇铸得到合金锭；将合金锭加热升温至1135-1145℃，保温3.5-4.5小时，空冷；加热升温至1085-1095℃，保温1-1.5小时，空冷；加热升温至940－965℃，保温1.5－2.5小时，空冷。本发明专利技术材料，组织均匀，高温持久性好，具有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，具体涉及一种。
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，Rene’220合金的高温持久性和高温机械性能，并不能满足航空、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耐高温Ni基合金材料，该材料组织均匀，高温持久性好，具有良好的高温机械性能。本专利技术的另一目的是提供上述材料的制备方法，该方法简单易行，使合金材料组织中的Y”尺寸和分布均匀，数量较多，高温持久寿命长，高温机械性能好。一种耐高温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%，N b 4.5-5.1%，Mo 3.2-3.3%, Al 0.4-0.6%, Ti 0.8-1.2%, Ta2.9-3.1%，B 0.008-0.011%，余为 Ni。所述耐高温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 — 965°C，保温1.5 — 2.5小时，空冷后即得所述耐高温Ni基合金材料。步骤(2)中浇铸温度为1385-1395°C，模温 940 — 965°C。有益效果: 本专利技术提供的耐高温Ni基合金材料，是在Rene’220合金成分的基础上研制的，专利技术人将其称为M220合金。本专利技术提供了耐高温Ni基合金材料的制备方法，主要研究了 M220合金中间处理工艺的必要性和中间处理的温度和保温时间，在此温度下进行中间处理，可以使合金最终的组织具有优异的高温性能。通过本专利技术提供的制备方法，可以使耐高温Ni基合金材料组织中高Nb、Ta区析出大量6相，从而促进后续时效工艺中得到的强化相尺寸和分布均匀，数量较多，高温持久寿命长，具有良好的耐高温性能和机械性能。附图说明 图1是合金材料I的电镜图。图2是合金材料4的电镜图。具体实施例方式若无特殊说明，本专利技术中的百分数为重量百分含量。实施例1配方 1:C 0.03%, Cr 18.8%, Co 12%, Nb 4.5 %，Mo 3.2%, Al 0.5%, Ti 1.0 %，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。前期处理:将合金锭置于热处理炉中，加热升温至1140°C，保温并4小时，取出空冷；将合金锭重新装炉，加热升温至1090°C，保温I小时，取出空冷。中间处理:将前期处理后的合金锭置于热处理炉中，加热升温至950°C，保温2小时，空冷后得合金材料I。合金材料I的组织如图1所示，组织中枝晶间高Nb、Ta区域形成了很多条状的6相。这样的组织经后续的时效处理后，没有过大的Y”，强化相Y”的分布均匀，尺寸分布也比较均匀，从而具有较长的高温持久寿命。实施例2配方 2:C 0.03%, Cr 18.8%, Co 12%, Nb 5.0 %，Mo 3.2%, Al 0.5%, Ti 1.0 %，Ta 3.0%,B 0.008%，余为 Ni。按照配方2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，得到得到合金锭。前期处理:将合金锭置于热处理炉中加热升温至1140°C，保温并4小时，取出空冷；重新装炉加热升温至1090°C，保温I小时，取出空冷。中间处理:将前期处理后的合金锭置于热处理炉中，加热升温至950°C并保温两小时，空冷后即得到合金材料2.通过电镜图发现，合金材料2组织中枝晶间高Nb、Ta区域形成了很多条状的相。这样的组织经后续的时效处理后，没有过大的Y”，强化相Y”的分布均匀，尺寸分布也比较均匀，从而具有较长的高温持久寿命。实施例3配方 3:C 0.03%, Cr 18.8%, Co 12%, Nb 4.5%, Mo 3.2%, Al 0.5%, Ti 1.0%, Ta 3.0%, B0.010%，余为 Ni。 按照配方3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，得到得到合金锭。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，使合金均匀化，取出空冷；将合金锭重新装炉，加热升温至1090°C，保温I小时，空冷。中间处理:将前期处理后的合金锭置于热处理炉中，加热升温至960°C并保温两小时，空冷即可得合金材料3。从合金材料3的电镜图可以看出，组织中枝晶间高Nb、Ta区域形成了很多条状的δ相。这样的组织经后续的时效处理后，没有过大的Y”，强化相Y”的分布均匀，尺寸分布也比较均匀，从而具有较长的高温持久寿命。 实施例4配方 4:C 0.03%, Cr 18.8%, Co 12%, Nb 4.5%, Mo 3.2%, Al 0.5%, Ti 1.0%, Ta 3.0%, B0.010%，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。将合金液进行浇铸得到合金锭。 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小时后空冷，使合金均匀化；将合金锭置于热处理炉中，加热升温至1090°C保温I小时，空冷，即得合金材料4。合金材料4的电镜观察结果如图2，组织中主要组成相是Y基体及分布在枝晶间区域的块状的laves相和碳化物，由于这些相中Nb、Ta大原子元素高，枝晶间呈白色或浅灰色，枝晶干为深色灰黑区域。从颜色的对比可以判断合金元素的分布在枝晶间和枝晶干相差很大，这样的组织经后续的时效处理后，析出的强化相Y ”分布、尺寸都很不均匀，有的地方形成了条状的δ相，从而具有较短的高温持久寿命。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高温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?5.1%，Mo?3.2?3.3%，Al?0.4?0.6%，Ti?0.8?1.2%，Ta?2.9?3.1%，B??0.008?0.011%，余为Ni。

【技术特征摘要】
1.一种耐高温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 4.5-5.1%, Mo 3.2-3.3%, Al 0.4-0.6%, Ti 0.8-1.2%，Ta 2.9-3.1%,B 0.008-0.011%，余为 Ni。2.权利要求1所述耐高温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...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玲，于永泗，吴红艳，佟英杰，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：