[發明專利]一種抗氧化低膨脹高溫合金

無效

• 申請號: 201010568111.4
• 申請日: 2010-12-01
• 公開（公告）號: CN102485930A
• 公開（公告）日: 2012-06-06
• 發明（設計）人: 孫文儒;孫曉峰;于連旭;孫雅茹;祁峰;張偉紅;劉芳;賈丹;信昕;郭守仁;胡壯麒
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 張晨

技術領域

本發明涉及高溫合金領域，特別提供了一種抗氧化低膨脹高溫合金。

背景技術

低膨脹高溫合金用于制做薄壁靜子結構部件，如機匣、外環、封嚴環等，可以簡單有效地控制部件間的間隙，降低發動機的重量和成本。航空和航天飛機發動機的發展要求未來低膨脹高溫合金，具有更低的膨脹系數變化速率、更好的抗氧化性能、更高強度。多年來已開發出IN903、IN907、IN909、HRA929、HRA929C、EXP4005、IN783、Thermo-Span等合金。從低膨脹高溫合金的發展歷程看，總的發展趨勢為：

（1）?????適當降低Ni/Co比例，在保證組織穩定的前提下，進一步降低Fe-Co-Ni系合金的熱膨脹系數。例如IN907和IN909中Ni/Co約為2.7，HRA929和HRA929C中Ni/Co約為1.3，EXP4005中Ni/Co約為1，IN783和Thermo-Span中Ni/Co約為0.8。

（2）?????適量加入Al，在不引起缺口敏感性的前提下，以改善抗氧化性和提高強度。例如IN907和IN909中Al約為0.07，HRA929和HRA929C中Al約為0.55，Thermo-Span中Al約為0.45，EXP4005和IN783中Al提高到了約5.4%。

（3）?????適量加入Cr，以改善這類合金的抗氧化性。例如早期開發的IN907、IN909、HRA929合金不含Cr，較先進的HRA929C含Cr約2%、IN783含Cr約3%、Thermo-Span含Cr約5.5%。雖然加入Cr可以改善抗氧化性，但同時也提高了合金的熱膨脹系數。

在現有的低膨脹高溫合金中，尚無同時兼具較低熱膨脹系數、良好抗氧化性、優異的持久性能且無缺口敏感性的合金。比如IN909等合金，雖然膨脹系數低，但抗氧化性差，持久壽命較低；IN783合金雖然抗氧化性好，但持久壽命低，膨脹系數高。因此開發一種綜合性能優異的低膨脹高溫合金仍然是一項很有意義的工作。

發明內容???????????????????????????????????????

本發明的目的在于提供一種熱膨脹系數低、無缺口敏感性、高室溫強度、長期時效性能穩定的新型抗氧化低膨脹高溫合金材料，以解決以往合金無法同時兼具較低熱膨脹系數、良好抗氧化性、優異的持久性能且無缺口敏感性的問題。

本發明提供一種抗氧化低膨脹高溫合金，其特征在于：所述的高溫合金由以下成分按照重量比組成，

Co????26%～31%；????????????Ni????23%～27%；

Nb????3.8%～5.8%；???????????Ti????0.6%~1.0%；

Si?????0.1%~0.5%；????????????Cr???2.0%~3.4%；

Al?????0.8%~2.0%；????????????Zr???0.02%~0.15%；

B?????0.013%~0.028%；?????????Fe???余量。

優選，

Co????27%～29.5%；???????????Ni????24%～26%；

Nb????4.5%～5.4%；???????????Ti????0.7%~0.9%；

Si?????0.2%~0.4%；????????????Cr???2.5%~3.2%；

Al?????1.2%~1.8%；????????????Zr???0.03%~0.1%；

B?????0.016%~0.023%；?????????Fe???余量。

本發明提供的抗氧化低膨脹高溫合金，主要是在Carpenter公司Thermo-Span合金的基礎上改進而來的，其中降低了合金中的?Cr含量，使其為2.0%~3.4%，明顯降低了合金的熱膨脹系數；提高了合金中的Al含量，使其為0.8%~2.0%，保證抗氧化性不因降Cr而損失過多的同時，即增加了γ′相數量，又提高了γ′相的穩定性，從而獲得了較好的室溫強度和650℃長期時效性能的穩定性；同時在合金中添加了兩種新的成分Zr和B，改善晶界析出狀態，增加晶界強度，提高了合金的持久壽命，并消除了持久缺口敏感性。

本發明提供的抗氧化低膨脹高溫合金，其具體的性能如下：

熱膨脹系數為：