[發明專利]鎳基超合金及其制品

有效

• 申請號: 201010277522.8
• 申請日: 2010-08-31
• 公開（公告）號: CN102002612A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: T·漢隆;R·迪多米茲奧;M·F·亨利;A·蘇祖基;A·S·佩克;S·J·巴爾索內
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: C22C19/05
• 分類號: C22C19/05
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐晶;林毅斌

技術領域

本公開涉及鎳基合金和基于鎳基合金的制品。

背景技術

燃氣渦輪發動機在極端環境中工作，這些環境使發動機部件(尤其是渦輪機區段中的那些部件)暴露于高工作溫度和應力。具體地講，動力渦輪機動葉(bucket)(或葉片(blade))，可至多或超過約36英寸長和至多或超過約40磅重，需要多種性質的平衡，這些性質包括但不限于抗鑄造裂紋性、拉伸強度、延性、抗蠕變性、抗氧化、抗熱腐蝕、低斑點敏感性、足夠低密度、合理成本和適度大的熱處理窗。

因為超合金除了具有極佳的環境耐性外還有能力在其相應熔融溫度的高達約75％下保持適當的高強度，所以超合金已用于這些急需的應用。具體地講，鎳基超合金已廣泛在整個燃氣渦輪發動機中使用，例如渦輪機葉片、噴嘴和罩應用。然而，在后級動葉應用中使用的常規鎳基超合金可能難以鑄造，導致低產率。燃氣渦輪機燃燒溫度需求方面的穩定提高在歷史上依賴于這些應用中改善的機械和環境材料性能。

定向凝固已成功用于在鎳基超合金動葉應用中使蠕變和斷裂特性最佳。在通常與縱向一致的主應力軸方向優先取向的晶粒提供柱狀晶粒結構，消除橫向于生長方向的晶粒間界。這種取向也在縱向提供有利的彈性模量，這有利于部件的疲勞特性。

與常規鑄造合金制品比較，應用定向凝固方法制得在強度、延性和抗熱疲勞性方面具有顯著改善的制品。然而，因為存在柱狀晶粒間界，減小的強度和延性性質仍可在此制品的橫向看到。為了改善此類制品的橫向晶粒間界強度，已利用另外的成合金元素，例如鉿、碳、硼和鋯。然而，加入這些元素和其他元素可導致其他所需性質削弱，例如熔點，因此迄今還需要性質平衡的折衷。

因此，仍需要表現出用于燃氣渦輪發動機的更多或基本所有合乎需要性質的鎳基合金，這些性質例如抗腐蝕、抗氧化和抗蠕變及高溫強度。更需要如此提供的任何合金包含不實質有害于所需性質的元素，或者以對所需性質的損害最大限度地減小或消除的方式加工此合金。

發明內容

本發明提供一種鎳基合金，所述鎳基合金包含約7.0％重量至約12.0％重量鉻、約0.1％重量至約5％重量鉬、約0.2％重量至約4.5％重量鈦、約4％重量至約6％重量鋁、約3％重量至約4.9％重量鈷、約6.0％重量至約9.0％重量鎢、約4.0％重量至約6.5％重量鉭、約0.05％重量至約0.6％重量鉿、至多約1.0％重量鈮、至多約0.02％重量硼和至多約0.1％重量碳，其余為鎳和偶存雜質。

本發明還提供一種鎳基合金，所述鎳基合金包含約9.0％重量至約11.0％重量鉻、約0.5％重量至約3.0％重量鉬、約0.5％重量至約3.5％重量鈦、約4％重量至約6％重量鋁、約3.5％重量至約4.25％重量鈷、約6.0％重量至約9.0％重量鎢、約4.0％重量至約6.5％重量鉭、約0.05％重量至約0.5％重量鉿、至多約1.0％重量鈮、至多約0.01％重量硼和至多約0.07％重量碳，其余為鎳和偶存雜質。

本發明還提供一種鑄造制品，并且在一個實施方案中，所述鑄造制品由鎳基合金制成，所述鎳基合金包含約7.0％重量至約12.0％重量鉻、約0.1％重量至約5％重量鉬、約0.2％重量至約4.5％重量鈦、約4％重量至約6％重量鋁、約3％重量至約4.9％重量鈷、約6.0％重量至約9.0％重量鎢、約4.0％重量至約6.5％重量鉭、約0.05％重量至約0.6％重量鉿、至多約1.0％重量鈮、至多約0.02％重量硼和至多約0.1％重量碳，其余為鎳和偶存雜質。所述鑄造制品具有大于約50％的γ′分數。

本發明還提供一種由鎳基合金制成的鑄造制品，所述鎳基合金包含約9.0％重量至約11.0％重量鉻、約0.5％重量至約3.0％重量鉬、約0.5％重量至約3.5％重量鈦、約4％重量至約6％重量鋁、約3.5％重量至約4.25％重量鈷、約6.0％重量至約9.0％重量鎢、約4.0％重量至約6.5％重量鉭、約0.05％重量至約0.5％重量鉿、至多約1.0％重量鈮、至多約0.01％重量硼和至多約0.07％重量碳，其余為鎳和偶存雜質。所述鑄造制品具有大于約50％的γ′分數。