[發明專利]一種γ”強化的高性能鑄造鎳基高溫合金

有效

• 申請號: 200710012528.0
• 申請日: 2007-08-22
• 公開（公告）號: CN101372730A
• 公開（公告）日: 2009-02-25
• 發明（設計）人: 陳偉;李輝;樓瑯洪
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司
• 代理人: 任玉龍

技術領域

本發明涉及工業技術-金屬材料科學，特別提供了一種γ”強化的高性能鑄造鎳基高溫合金。?

背景技術

Inconel718合金是由美國國際鎳公司(INCO?Alloys?International)亨廷頓分公司(Huntington)的H.L.Eiselstein研制成功，并于1959年公開，是一種以體心四方Ni3Nb(γ”)和面心立方Ni3(Al，Ti，Nb)(γ’)析出強化的鎳—鉻—鐵基變形高溫合金。該合金在-253～650℃之間具有高的抗拉強度、屈服強度、持久強度和塑性，同時具有良好的抗腐蝕、抗輻照、熱加工及焊接性能。?

在高溫合金整體精密鑄造技術高速發展的背景下，最初作為變形高溫合金發展起來的Inconel718合金自1965年起也開始以鑄造合金形式應用于航空航天產業，相應的鑄造合金牌號為Inconel718C。近年來，隨著適應大型鑄件生產的大型熱等靜壓(HIP)設備的發展，以及補焊和鑄后熱處理等工藝研究的深入，更復雜結構、更薄壁厚的大型Inconel718C結構鑄件制造工藝日趨成熟，已逐漸取代鍛件的焊接組合件，廣泛應用于各種航空發動機機匣和航天發動機的渦輪泵殼體等部件的制造領域。?

我國于1968年開始仿制Inconel718合金，國內牌號為GH4169。作為鑄造高溫合金Inconel718C的仿制型號，我國發展了K4169合金，并已初步應用于航空發動機整體鑄造擴壓器機匣和承力環等部件中。?

盡管Inconel?718合金性能優異，但由于其主要強化相γ”-Ni3Nb是亞穩定相，當溫度超過大約650℃時，γ”迅速長大粗化，并轉化成其穩定相δ，導致合金強度和持久壽命迅速下降，因而該合金一般只允許在650℃下長期使用。?

為此本發明針對合金γ”相穩定性差，易轉變為δ相而降低合金性能的問題，發展一種700℃強度水平與Inconel?718C(K4169)合金650℃強度相當，且經700℃長期時效后仍能保持組織和性能穩定的新合金。?

發明內容

本發明的目的是為了克服K4169合金工作溫度超過大約650℃時，合金強度和持久壽命迅速下降的缺點，特別提供一種γ”強化的高性能鑄造鎳基高溫合金。?

本發明提供了一種γ”強化的高性能鑄造鎳基高溫合金，其特征在于：合金成分重量百分比如下：C：0.015；B：0.020；Y：0.05；Co：12.0；Cr：18.0；Mo：2.0；Al：0.5；Ti：1.0；W：2.0；Nb：3.0；Ta：5.0；Ni余量；其中雜質含量：S≤0.01，P≤0.01，Si≤0.2，Pb≤0.0005，Bi≤0.0001，Mn≤0.2，Fe≤0.5。?

發明合金為鑄造高溫合金。通過對降低Nb元素的含量以減少和抑制合金元素的凝固偏析，降低發明合金的凝固溫度范圍。圖1顯示No.1合金凝固區間為60℃，明顯小于Inconel?718合金約100℃的凝固區間，這有?利于改善合金鑄造工藝性能。?

發明合金室溫至700℃強度全面超過Inconel?718C(K4169)和Rene?220合金，700℃強度與Inconel?718C(K4169)和Rene?220合金室溫強度水平相當，持久性能也顯著提高，且發明合金經700℃1000小時時效后，室溫和700℃拉伸強度進一步提高、持久性能也保持與時效前水平相當。?

由圖1可見，No.1合金凝固峰值溫度1290℃，最終凝固溫度1350℃，凝固區間范圍為60℃。?

本的優點：本發明合金在700℃具備良好的組織穩定性，具備優異的室溫至700℃拉伸性能和700℃持久性能，可以滿足更高使用溫度和性能要求的航空發動機整體精密鑄造機匣的需求。?

附圖說明

圖1為本發明合金(No.1合金)凝固過程中的DSC曲線，冷速速率為5℃/min。?

具體實施方式

實施例1?

本發明合金(No.1合金)，合金成分如表1所示。?

采用冶煉工藝為：母合金化清后1500℃精煉10分鐘，冷卻至1400℃澆注，殼溫800℃。采用熱處理制度為：1180℃，4小時，空冷→775℃，4小時，爐冷至700℃→700℃，10小時，空冷。?

表1??No.1合金成分，wt％?